دائرة مضخة الشحن الإيجابية والسلبية

في مقال سابق ، لقد أوضحت لك كيف يمكنك إنشاء دائرة محول جهد مكثف بتبديل خاص بك باستخدام معيار الصناعة الكلاسيكي LMC7660 IC. ولكن في كثير من الأحيان توجد مواقف لا يتوفر فيها لديك IC محدد أو أن تكلفة IC إضافية تدمر انسجام قائمة المواد. وهذا هو المكان الذي يأتي فيه جهاز ضبط الوقت 555 IC المحبوب لإنقاذه. هذا هو السبب في تقليل ألم العثور على شريحة معينة لتطبيق معين وكذلك تقليل تكلفة قائمة المواد ؛ سنستخدم مؤقتات 555 المحبوبة لدينا لبناء وإثبات واختبار دائرة مضخة شحن موجبة وسالبة مع مؤقت 555 IC.

ما هي دائرة مضخة الشحن؟

مضخة الشحن هي نوع من الدوائر التي تتكون من الثنائيات والمكثفات من خلال تكوين الثنائيات والمكثفات في تكوين معين للحصول على جهد الخرج أعلى من جهد الدخل أو أقل من جهد الدخل. أقل ، أعني أن أقول الجهد السالب فيما يتعلق بالأرض. أيضًا ، مثل كل دائرة ، لهذه الدائرة بعض المزايا والعيوب التي سنناقشها لاحقًا في المقالة.

لمعرفة كيفية عمل الدائرة، ونحن بحاجة للنظر في التخطيطي على حد سواء، و الداعم مضخة تهمة و تهمة ضخ العاكس الدائرة الأولى.

دائرة تعزيز مضخة الشحن

لفهم الدائرة بشكل أفضل ، لنفترض أننا نستخدم ثنائيات ومكثفات مثالية لبناء الدائرة الموضحة في الشكل 1. أيضًا ، نفترض أن الدائرة وصلت إلى حالة مستقرة وأن المكثفات مشحونة بالكامل. علاوة على ذلك ، ليس لدينا أي حمل متصل بهذه الدائرة مع مراعاة هذه الشروط في الاعتبار ، يتم وصف مبدأ العمل أدناه.

بمساعدة الشكل 1 والشكل 2 ، سنشرح كيف تعمل دائرة مضخة الشحن.

لنفترض الآن أننا وصلنا إشارة PWM من مولد إشارة وتتأرجح الإشارة في حدود 0-5 فولت.

عندما تكون إشارة PWM مساهمة في المكان-0 هي في حالة 0V، والجهد في موقع-1 هو + 5V أو VCC. لهذا السبب تم شحن المكثف حتى + 5 فولت أو VCC. وفي الدورة التالية ، عندما تتحول إشارة PWM من 0 فولت إلى 5 فولت ، يكون الجهد في الموقع 1 الآن + 10 فولت . إذا لاحظت الشكل 1. والشكل 2. يمكنك ملاحظة سبب تضاعف الجهد.

تضاعف لأن المرجع عند طرف المكثف تم نخله ولأن التيار لا يمكن أن يتدفق في الاتجاه العكسي من خلال الصمام الثنائي بسبب عمل الصمام الثنائي ، لذلك في الموقع 1 ننتهي بموجة مربعة مقلوبة أعلى من جهد التحيز أو جهد الدخل. الآن ، يمكنك فهم التأثير في الشكل 2 ، الموقع 1 من الشكل الموجي.

بعد ذلك، يتم تغذية إشارة إلى الكلاسيكية واحدة الدائرة الصمام الثنائي المقوم للتخفيف من موجة مربعة والحصول على + 10V DC الجهد في الإخراج.

في المرحلة التالية في الموقع 2 ، الجهد هو + 10 فولت ، يمكنك التحقق من ذلك من الشكل 1. الآن في الدورة التالية ، تحدث نفس الظاهرة مرة أخرى ، ينتهي بنا الأمر بإخراج + 15 فولت في الموقع 4 بعد إجراء التصحيح النهائي باستخدام الصمام الثنائي والمكثفات.

هذه هي الطريقة التي تعمل بها دائرة تعزيز مضخة الشحن .

بعد ذلك ، سنرى كيف يعمل عاكس مضخة الشحن أو مضخة الشحن السالب.

شاحن مضخة العاكس

من الصعب بعض الشيء شرح مضخة شحن الجهد السالب ، ولكن يرجى البقاء معي وسأشرح كيف تعمل.

في الدورة الأولى في الموقع 0 من الشكل 3 ، تكون إشارة الإدخال 0V ولا يحدث شيء ولكن بمجرد أن تصل إشارة PWM إلى 5V في الموقع 0 ، تبدأ المكثفات في الشحن من خلال الصمام الثنائي D1 وسرعان ما ستبدأ لديك 5V في الموقع -1. والآن لدينا صمام ثنائي في حالة انحياز أمامي ، لذا سيصبح الجهد 0 فولت في الموقع -1 على الفور تقريبًا. الآن عندما تنخفض إشارة الإدخال PWM مرة أخرى ، يكون الجهد في الموقع 1 هو 0V. في هذه اللحظة ستطرح إشارة PWM القيمة وسنحصل على -5V في الموقع 1.

والآن يقوم مقوم الصمام الثنائي المفرد الكلاسيكي بعمله ويحول الإشارة النبضية إلى إشارة DC سلسة ويخزن الجهد في المكثف C2.

في المرحلة التالية من الدائرة وهي الموقع -3 والموقع -4 ، ستحدث نفس الظاهرة في وقت واحد وسنحصل على تيار مستمر -10 فولت ثابت عند خرج الدائرة.

وهذه هي الطريقة التي تعمل بها الدائرة لمضخة الشحن السالب.

ملحوظة! يرجى ملاحظة أنني لم أذكر الموقع 2 في هذه المرحلة لأنه كما ترون من الدائرة في الموقع 2 ، سيكون الجهد الكهربائي -5 فولت .

المكونات مطلوبة

• NE555 المؤقت IC - 2
• LM7805 منظم الجهد IC - 1
• 0.1 uF مكثف - 4
• 0.01 فائق التوهج مكثف - 2
• 4.7 فائق التوهج مكثف - 8
• 1N5819 شوتكي ديود - 8
• 680 أوم المقاوم - 2
• 330 أوم المقاوم -2
• 12 فولت تيار مستمر امدادات الطاقة - 1
• Generic سلك ذو مقياس واحد - 18
• اللوح العام - 1

رسم تخطيطى

دائرة معزز مضخة الشحن:

دائرة العاكس لمضخة الشحن:

للتوضيح ، يتم إنشاء الدائرة على لوح تجارب بدون لحام بمساعدة المخطط. يتم وضع جميع المكونات في أقرب مكان وأكثر ترتيبًا قدر الإمكان لتقليل الضوضاء والتموج غير المرغوب فيهما.

العمليات الحسابية

يجب حساب تردد PWM ودورة العمل لـ 555 المؤقت IC لذلك ، لقد تقدمت وحسبت التردد ودورة العمل للموقتات 555 بمساعدة أداة حاسبة الدائرة المستقرة الموقت 555.

بالنسبة للدائرة العملية ، فقد استخدمت ترددًا عاليًا إلى حد ما يبلغ 10 كيلو هرتز لتقليل التموج في الدائرة. الموضح أدناه هو الحساب

اختبار الإعداد لدائرة مضخة الشحن الموجب والسالب

لاختبار الدائرة ، يتم استخدام الأدوات والإعدادات التالية ،

1. مزود طاقة وضع التبديل 12 فولت (SMPS)
2. ميكو 108 ب + مالتيميتر
3. ميكو 450 ب + مالتيميتر
4. راسم الكمبيوتر USB Hantech 600BE

لإنشاء الدائرة ، تم استخدام مقاومات فيلم معدنية بنسبة 1 ٪ ولم يتم النظر في تحمل المكثفات. كانت درجة حرارة الغرفة 30 درجة مئوية خلال وقت الاختبار.

هنا يكون جهد الدخل 5 فولت ، لقد قمت بتوصيل إمداد 12 فولت بمنظم جهد 5 فولت 7805. لذلك يتم تشغيل النظام الإجمالي بواسطة + 5V DC.

توضح الصورة أعلاه أن تردد 555 المؤقت IC هو 8 كيلو هرتز ، وذلك بسبب عوامل تحمل المقاومات والمكثفات.

من الصورتين أعلاه ، يمكنك حساب دورة عمل الدائرة التي تبين أنها 63٪. لقد قمت بقياسها مسبقًا لذا لن أحسبها مرة أخرى.

بعد ذلك في الصورة أعلاه ، يمكن ملاحظة أن جهد الخرج انخفض قليلاً لكل من مضاعف الجهد ودائرة عاكس الجهد لأنني قمت بتوصيل حمولة 9.1 ك.

تدفق التيار من خلال المقاوم 9.1K يمكن أن تحسب بسهولة عن طريق قانون أوم والتي تحولت إلى أن تكون 1.21mA ل دائرة الجهد مضاعف و الجهد العاكس الدائرة، اتضح أن يكون 0.64mA.

الآن فقط من أجل المتعة ، دعنا نرى ما سيحدث إذا قمنا بتوصيل المقاوم 1K كحمل. ويمكنك أن ترى دائرة مضاعف الجهد حيث لا تكون في حالة يمكن استخدامها لتشغيل أي شيء.

والتموج عند طرف الخرج استثنائي. وسوف يفسد يومك بالتأكيد إذا حاولت تشغيل أي شيء باستخدام هذا النوع من مزود الطاقة.

للتوضيح هنا بعض اللقطات المقربة للدائرة.

مزيد من التحسين

1. يمكن تعديل الدائرة بشكل أكبر لتلبية الحاجة المحددة لتطبيق معين.
2. لتحقيق نتائج أفضل ، يمكن بناء الدائرة في لوحة أداء أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
3. يمكن إضافة مقياس جهد لزيادة تحسين تردد الخرج لدوائر 555
4. يمكن تقليل التموج باستخدام مكثف ذو قيمة أعلى أو فقط باستخدام إشارة PWM ذات تردد أعلى.
5. يمكن إضافة LDO إلى خرج الدائرة للحصول على جهد خرج ثابت نسبيًا.

التطبيقات

يمكن استخدام هذه الدائرة للعديد من التطبيقات المختلفة مثل:

1. يمكنك قيادة Op-Amp بهذه الدائرة
2. يمكن أيضًا تشغيل شاشة LCD بمساعدة هذه الدائرة.
3. بمساعدة دائرة عاكس الجهد Op-Amps مع إمداد قطبي مزدوج.
4. يمكنك أيضًا تشغيل دارات المضخم التي تتطلب تزويدًا بجهد + 12 فولت للوصول إلى حالة التشغيل.

أتمنى أن تكون قد أحببت هذه المقالة وتعلمت شيئًا جديدًا منها. إذا كان لديك أي شك ، يمكنك أن تسأل في التعليقات أدناه أو يمكنك استخدام منتدياتنا لمناقشة مفصلة.