Prosty konwerter DC-DC Boost wykorzystujący 555: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Często w obwodzie przydatne jest posiadanie wyższych napięć. Albo zapewnić szyny +ve i -ve dla wzmacniacza operacyjnego, do napędzania brzęczyków, a nawet przekaźnika bez potrzeby dodatkowej baterii.

Jest to prosty konwerter 5V na 12V DC zbudowany przy użyciu timera 555 i kilku tranzystorów 2N2222. Dedykowane układy scalone już istnieją do wykonywania tej funkcji i działają znacznie wydajniej niż ten projekt - ten projekt jest fajny do eksperymentowania i ma intuicję, jak działają te układy.

Krok 1: podstawowa funkcja

Obwód działa poprzez zamknięcie tranzystora, skutecznie uziemiając cewkę indukcyjną. Powoduje to przepływ dużego prądu do cewki indukcyjnej. Gdy tranzystor jest otwarty, pole magnetyczne w cewce indukcyjnej zapada się, powodując wzrost napięcia, często znacznie wyższego niż napięcie akumulatora. Jeśli generowane napięcie jest wyższe niż napięcie zmagazynowane w kondensatorze, dioda zamyka się i umożliwia ładowanie kondensatora.

Używając generatora sygnału do napędzania tranzystora, odkryłem, że dla moich wartości komponentów (części, które uratowałem z wyrzuconej elektroniki) potrzebuję częstotliwości około 220KHz, aby wygenerować 15V. Sieć sprzężenia zwrotnego będzie następnie kontrolować częstotliwość, aby spróbować utrzymać stałe napięcie 12 V przy różnych obciążeniach.

Krok 2: Obwód niestabilny

Istnieją różne obwody oscylatorów 555 online, ale zbudowałem swój w ten sposób.

Wyjście, pin 3, służy do ładowania i rozładowywania kondensatora za pomocą rezystora. Napięcie na kondensatorze jest monitorowane, aby przełączyć pin wyjściowy.

Jeśli używasz zasilania 6V, łatwo zauważyć, że wzmacniacze operacyjne mają napięcie odniesienia 2V i 4V. Oba wzmacniacze operacyjne monitorują napięcie kondensatora, dzięki czemu styki (2 i 6) są połączone ze sobą.

Jeśli napięcie wzrośnie powyżej 4V, górny wzmacniacz operacyjny przejdzie w stan wysoki. Zresetuj zatrzask, kondensator zaczyna się rozładowywać, aż spadnie poniżej 2V, w którym to momencie dolny wzmacniacz operacyjny przejdzie w stan wysoki i ustaw zatrzask. Ponowne ładowanie kondensatora.

Żółty ślad oscyloskopu pokazuje ładowanie i rozładowywanie kondensatora, podczas gdy niebieski ślad pokazuje pin wyjściowy 3 generujący falę kwadratową przy 190KHz.

Krok 3: Pętla sprzężenia zwrotnego

Wymogiem dla pętli sprzężenia zwrotnego jest obniżenie częstotliwości, gdy napięcie wyjściowe staje się zbyt wysokie i podniesienie częstotliwości, gdy napięcie jest zbyt niskie.

Najprostszym sposobem, jaki przyszło mi do głowy, było użycie tranzystora do odprowadzania prądu podczas cyklu ładowania kondensatora.

Podczas tego cyklu styk 7 ROZŁADOWANIA jest aktywny w stanie niskim, co pozwala na kradzież prądu z kondensatora przez obwód upustowy.

Napięcie bazowe - 0,65 V jest obecne na emiterze, to napięcie na stałym rezystorze R będzie utrzymywać stały prąd, który musi pochodzić z prądu ładowania kondensatora, spowalniając cykl i obniżając częstotliwość. Im wyższe napięcie, tym więcej prądu jest odprowadzane z ładowania i tym niższa częstotliwość. Co dokładnie odpowiada naszym wymaganiom.

Poeksperymentuj z wartościami komponentów, ale z tego powodu wybrałem 3K dla rezystora bazowego:

W najniższym punkcie kondensator ma około 2V. Z zasilania 5V oznacza to, że 3V na rezystorze 3K zacznie ładować kondensator prądem 1mA.

Przy ustawieniu 1V na emiterze na rezystorze 3K będzie pobierał 1/3 prądu, czyli 333uA… co uważałem za dobry prąd upustowy. Napięcie bazowe pochodzi z potencjometru, tworząc dzielnik napięcia z napięciem, które chcemy monitorować, czyli wyjściem 12V. Ponieważ potencjometr jest regulowany, wartość rezystora emitera nie jest krytyczna. Wybrałem do tego potencjometr 20K.

Krok 4: Ukończony obwód

Miałem do dyspozycji tylko diodę do montażu powierzchniowego, którą widać przylutowaną do spodu płytki.

Obwód został przetestowany przy zasilaniu 5 V z Arduino i skutecznie napędza brzęczyk 12 V, silnik prądu stałego, przekaźnik 12 V lub szereg diod bez potrzeby zewnętrznego zasilania 12 V.