Простой DC-DC повышающий преобразователь с использованием 555: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

В цепи часто бывает полезно иметь более высокое напряжение. Либо для обеспечения шин + ve и -ve для операционного усилителя, для управления зуммером, либо даже для реле без необходимости в дополнительной батарее.

Это простой преобразователь постоянного тока 5В в 12В, построенный с использованием таймера 555 и пары транзисторов 2N2222. Для выполнения этой функции уже существуют специализированные ИС, и они работают намного эффективнее, чем эта конструкция - с этим проектом интересно поэкспериментировать и получить интуитивное представление о том, как работают эти схемы.

Шаг 1: основная функция

Схема работает, закрывая транзистор, эффективно заземляя катушку индуктивности. Это заставляет большой ток течь в индуктор. Когда транзистор открыт, магнитное поле в катушке индуктивности сжимается, вызывая повышение напряжения, часто намного превышающего напряжение батареи. Если генерируемое напряжение выше, чем напряжение, хранящееся в конденсаторе, диод закрывается и позволяет конденсатору заряжаться.

Используя генератор сигналов для управления транзистором, я обнаружил, что для значений моих компонентов (частей, которые я спас из выброшенной электроники) мне нужна частота около 220 кГц для генерации 15 В. Затем сеть обратной связи будет контролировать частоту, чтобы поддерживать стабильное значение 12 В при различных нагрузках.

Шаг 2: нестабильная схема

В сети есть различные схемы генератора 555, но я построил свой таким образом.

Выход, контакт 3, используется для зарядки и разрядки конденсатора через резистор. Напряжение на конденсаторе контролируется для переключения выходного контакта.

При использовании источника питания 6 В легко увидеть, что операционные усилители имеют опорное напряжение 2 В и 4 В. Оба операционных усилителя контролируют напряжение конденсатора, поэтому контакты (2 и 6) соединены вместе.

Если напряжение поднимается выше 4 В, верхний операционный усилитель переходит в высокий уровень Reset в защелке, конденсатор начинает разряжаться до тех пор, пока не упадет ниже 2 В, после чего нижний операционный усилитель перейдет в высокий уровень и установите защелку. Еще раз заряжаем конденсатор.

Желтая осциллограмма показывает заряд и разряд конденсатора, а синяя кривая показывает, что выходной контакт 3 генерирует прямоугольную волну на частоте 190 кГц.

Шаг 3. Цикл обратной связи

Требование к контуру обратной связи состоит в том, чтобы понижать частоту, когда выходное напряжение становится слишком высоким, и повышать частоту, когда напряжение становится слишком низким.

Самый простой способ, который я мог придумать, - это использовать транзистор для отвода тока во время цикла заряда конденсатора.

Во время этого цикла на выводе 7 DISCHARGE находится низкий уровень активности, что позволяет цепи отвода тока отнимать ток от конденсатора.

На эмиттере присутствует базовое напряжение - 0,65 В, это напряжение на фиксированном резисторе R будет поддерживать постоянный ток, который должен исходить от тока зарядки конденсатора, замедляя цикл и понижая частоту. Чем выше напряжение, тем больше тока отводится от зарядки и тем ниже частота. Что точно соответствует нашим требованиям.

Поэкспериментируйте со значениями компонентов, но я выбрал резистор 3 кОм по этой причине:

В самой нижней точке конденсатор находится примерно на 2 В. При питании 5 В это означает, что 3 В на резисторе 3 кОм начнут заряжать конденсатор током 1 мА.

С предустановкой 1 В на эмиттере через резистор 3 кОм потребляет 1/3 тока, или 333 мкА… что, как я думал, будет хорошим током утечки. Базовое напряжение поступает от потенциометра, образующего делитель напряжения с напряжением, которое мы хотим контролировать, то есть на выходе 12 В. Поскольку потенциометр регулируется, значение резистора эмиттера не критично. Я выбрал для этого потенциометр 20К.

Шаг 4: Завершенная схема

У меня был только диод для поверхностного монтажа, который можно увидеть припаянным к нижней части платы.

Схема была протестирована с питанием 5 В от Arduino и эффективно управляет зуммером 12 В, двигателем постоянного тока, реле 12 В или серией диодов без необходимости во внешнем источнике питания 12 В.