تتطلب معظم الدوائر الإلكترونية التناظرية قضبان إمداد طاقة مزدوجة للتشغيل المتوازن المناسب ؛ يصبح هذا أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص إذا كنا نصمم دوائر مكبر التشغيل. جهد الإمداد السالب مطلوب أيضًا في الأنظمة الرقمية مثل محولات A / D ومضخمات المرجع والمقارنات. في جميع هذه الحالات ، ستكون المتطلبات الحالية منخفضة ، ولكن توليد مثل هذا الإمداد بجهد -5 فولت عادة ما يكون مكلفًا وغير فعال إذا استخدمنا عددًا كبيرًا من المكونات المنفصلة والدوائر المتكاملة. لذلك في هذا البرنامج التعليمي سوف نتعلم كيفية بناء دائرة كهربائية مزدوجة 5V بسيطة منخفضة التيار يمكن تشغيلها من منافذ USB الخاصة بنا. وبالمثل قمنا سابقًا ببناء دائرة إمداد طاقة مزدوجة + 12 فولت و -12 فولت.
على الرغم من وجود العديد من الطرق لتقسيم الجهد الفردي ، إلا أن إمكانات الأرض الافتراضية لن تكون ثابتة. إذا استخدمنا بطاريتين للحصول على جهد قطبي مزدوج ، فستستنزف إحدى البطاريات في الوقت المناسب أسرع من الأخرى ويصبح من الصعب الحفاظ على جهد قطبي مزدوج متوازن. إذا كنت تستخدم مقسمًا محتملاً للمقاومة ، فإن بعض الطاقة تتبدد لأن الحرارة والجهد المنفصل غير مستقر. للتغلب على هذه المشاكل ، سوف نستخدم محول جهد CMOS IC يسمى ICL7660 من Renesas.
ICL7660
ICL7660 و ICL7660A عبارة عن محولات جهد مضخة CMOS متجانسة تقوم بتحويل نطاقات جهد الدخل من + 1.5 فولت إلى + 10.0 فولت إلى نطاقات جهد الخرج من -1.5 فولت إلى -10.0 فولت.
يحتوي ICL7660 و ICL7660A على جميع الدوائر اللازمة لإكمال محول الجهد السالب ، باستثناء المكثفين الخارجيين. يمكن فهم عمل الجهاز بشكل أفضل من خلال نظرية محول الجهد المثالي الواردة أدناه.
خلال النصف الأول من الدورة ، يتم إغلاق المحولين S1 و S3 (ملاحظة: يتم فتح المحولين S2 و S4 خلال نصف الدورة). يتم شحن المكثف C1 بجهد V +. أثناء دورة النصف الثاني من التشغيل ، يتم إغلاق المفتاحين S2 و S4 (ملاحظة: يتم فتح المحولين S1 و S3 أثناء نصف الدورة). يتغير الجهد على المكثف C1 سلبًا بمقدار V + فولت. ثم يتم نقل الشحنة من C1 إلى C2 ، بافتراض وجود مفاتيح مثالية وعدم وجود حمل على C2. وبالتالي فإن الجهد V + المقلوب متاح عبر C2. عملية ICL7660 و ICL7660A تشبه هذه العملية المثالية لمحول الجهد.
نصائح لتطبيق ICL7660:
- يجب وضع المكثف C2 بالقرب من IC2 لمنع مزلاج الجهاز. لا تعطي أكثر من 10 فولت لـ ICL7660 ، 12V لـ ICL7660A.
- لا تقم بتوصيل طرف الجهد المنخفض بالأرضي لجهد إمداد أكبر من 3.5 فولت.
- عند استخدام المكثفات المستقطبة ، يجب توصيل الطرف "+" في C1 بالطرف 2 من ICL7660 و ICL7660A ويجب توصيل الطرف "+" في C2 بالأرض.
- للحصول على أفضل أداء ، استخدم مكثفات ESR منخفضة القيمة بدلاً من C1 و C2.
- يمكن توصيل مكثف المخزن المؤقت عبر مصدر الإدخال إذا كانت مسافة السلك بين USB والدائرة طويلة.
- يقتصر تيار الإخراج لهذه الدائرة على 40 مللي أمبير. للمتطلبات الحالية حتى 100 مللي أمبير ، يمكن استخدام IC MAX660 بدلاً من U1.
دائرة إمداد الطاقة 5 فولت والعمل:
يظهر أدناه مخطط دائرة إمداد الطاقة الكامل ± 5 فولت باستخدام ICL760. يمكن الحصول على جهد الدخل + 5 فولت من أي منفذ USB للكمبيوتر المحمول / الكمبيوتر أو شاحن / محول.
تم بناء الدائرة بحوالي ICL7660 (U1) جنبًا إلى جنب مع مكثفين (C1 و C2). يتم إعطاء خرج 5 فولت من USB للطرف 8 من U1. يشكل IC U1 والمكثفات (C1 و C2) قسم عاكس الجهد الذي يحول + 5V إلى -5V. يتوفر مصدر الإمداد المحول -5 فولت في الطرف 5 من U1. وبالتالي ، يتوفر مصدر الطاقة المزدوج 5 فولت في الموصل J2.
لقد قمنا بمحاكاة الدائرة في Proteus قبل بنائها على الأجهزة:
اختبار دائرة إمداد الطاقة USB المزدوجة (±) 5 فولت:
قم بتجميع الدائرة على PCB / لوح التجارب وفقًا لمخطط الدائرة الموضح أعلاه. ضع المكثف C2 بالقرب من IC U1. يجب أن يتم تثبيت IC بقاعدة IC مناسبة إذا كانت الدائرة ملحومة على PCB. بمجرد بناء دائرة إمداد الطاقة 5 فولت ، يجب أن تبدو مثل هذا
لاختبار الدائرة ، قم بتوصيل USB بجهاز كمبيوتر محمول أو بنك طاقة أو أي USB لتشغيل الدائرة. تحقق من جهد الخرج على J2 باستخدام المتر المتعدد بالإشارة إلى الأرض. في فيديو الاختبار الموضح أدناه ، يتم توصيل جهاز القياس المتعدد بالقضيب الموجب أثناء إظهاره 4.9 فولت. ثم يتم توصيل جهاز القياس المتعدد بإخراج IC (أي ، دبوس 5 من ICL7660) ، ثم يظهر -4.7V.
يوجد أدناه المحاكاة
آمل أن تكون قد فهمت الدائرة وتعلمت كيفية بناء دائرة إمداد طاقة مزدوجة باستخدام ICL7660 IC. إذا كانت لديك أي أسئلة ، فاتركها في قسم التعليقات أو استخدم منتدياتنا لمزيد من الأسئلة الفنية. تحقق أيضًا من دوائر إمداد الطاقة الأخرى ، والتي تشمل دوائر مختلفة مثل دائرة محول التعزيز ، ودائرة محول باك ، ودائرة إمداد الطاقة المتغيرة ، ودائرة SMPS ، ودائرة بنك الطاقة ، إلخ.