Jednoduchý DC - DC Boost Converter s použitím kroků 555: 4

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

V obvodu je často užitečné mít vyšší napětí. Buď k zajištění kladných a záporných kolejnic pro operační zesilovač, k ovládání bzučáků, nebo dokonce relé bez potřeby další baterie.

Jedná se o jednoduchý převodník 5 V na 12 V DC postavený pomocí časovače 555 a několika tranzistorů 2N2222. Pro tuto funkci již existují specializované integrované obvody, které to dělají mnohem efektivněji než tento design - tento projekt je zábavné experimentovat a mít intuici, jak tyto obvody fungují.

Krok 1: Základní funkce

Obvod funguje uzavřením tranzistoru a účinným uzemněním induktoru. To způsobí, že do induktoru protéká velký proud. Když je tranzistor otevřený, magnetické pole se zhroutí v induktoru, což způsobí zvýšení napětí, často mnohem vyšší než napětí baterie. Pokud je generované napětí vyšší než napětí uložené v kondenzátoru, dioda se zavře a nechá kondenzátor nabíjet.

Pomocí generátoru signálu k pohonu tranzistoru jsem zjistil, že pro hodnoty komponent (části, které jsem zachránil z vyřazené elektroniky) potřebuji k generování 15V frekvenci kolem 220KHz. Síť zpětné vazby pak bude řídit frekvenci, aby se snažila udržovat stabilní 12V při různých zátěžích.

Krok 2: Astabilní obvod

Online je různých 555 oscilátorových obvodů, ale já jsem svůj postavil tímto způsobem.

Výstup, pin 3, slouží k nabíjení a vybíjení kondenzátoru přes odpor. Napětí na kondenzátoru je monitorováno, aby se přepnul výstupní kolík.

Pokud používáte napájení 6 V, je snadné vidět, že operační zesilovače mají referenční napětí 2 V a 4 V. Oba operační zesilovače monitorují napětí kondenzátoru, a proto jsou piny (2 a 6) zapojeny dohromady.

Pokud napětí stoupne nad 4 V, horní operační zesilovač se zvýší. Resetujte v západce, kondenzátor se začne vybíjet, dokud neklesne pod 2 V, v tomto okamžiku se spodní operační zesilovač zvýší a nastavte západku. Opět nabíjení kondenzátoru.

Trasa žlutého rozsahu ukazuje nabíjení a vybíjení kondenzátoru, zatímco modrá ukazuje výstupní kolík 3 generující čtvercovou vlnu na 190KHz.

Krok 3: Smyčka zpětné vazby

Požadavkem smyčky zpětné vazby je snížit frekvenci, když je výstupní napětí příliš vysoké, a zvýšit frekvenci, když je napětí příliš nízké.

Nejjednodušší způsob, jak mě to napadlo, bylo použít tranzistor k odvzdušnění proudu během cyklu nabíjení kondenzátoru.

Během tohoto cyklu je vypínací kolík 7 aktivní nízko, což umožňuje odvzdušňovacímu obvodu krást proud z kondenzátoru.

Na emitoru je přítomno základní napětí - 0,65V, toto napětí přes pevný odpor R bude udržovat stálý proud, který musí pocházet z nabíjecího proudu kondenzátoru, zpomalení cyklu a snížení frekvence. Čím vyšší je napětí, tím více proudu se odvádí z nabíjení a tím nižší je frekvence. Což přesně odpovídá našim požadavkům.

Experimentujte s hodnotami komponent, ale pro základní odpor jsem vybral 3K z tohoto důvodu:

V nejnižším bodě je kondenzátor zhruba na 2V. Z 5V napájení to znamená, že 3V přes 3K odpor začne nabíjet kondenzátor 1mA.

S 1V přednastaveným na emitoru přes 3K odpor bude odebírat 1/3 proudu, nebo 333uA … což jsem si myslel, že by byl dobrý svodový proud. Základní napětí pochází z potenciometru, který tvoří dělič napětí s napětím, které chceme sledovat, tj. Výstup 12V. Protože je potenciometr nastavitelný, není hodnota odporu emitoru kritická. K tomu jsem vybral 20K potenciometr.

Krok 4: Dokončený obvod

Měl jsem k dispozici pouze povrchovou diodu, kterou lze připájet ke spodní části desky.

Obvod byl testován z 5V zdroje z Arduina a efektivně pohání 12V bzučák, stejnosměrný motor, 12V relé nebo řadu diod bez potřeby externího napájení 12V.