นำเสนอให้คุณทราบคือวงจรที่ประกอบขึ้นตามตัวจับเวลา NE 555 ( อะนาล็อกในประเทศ KR1006VI1)
ข้าว. 1 วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า PWM
แผนผังของโคลงแสดงอยู่ในรูปที่ 1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบน DA1 ( NE555) คล้ายกับที่อธิบายไว้ใน ทำงานบนหลักการเฟสพัลส์ เพราะ ความกว้างของพัลส์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงและเท่ากับหลายร้อยไมโครวินาที และมีเพียงระยะห่างระหว่างพัลส์ทั้งสอง (เฟส) เท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากไมโครวงจรสิ้นเปลืองกระแสไฟต่ำ (5...10 mA) ฉันจึงเพิ่มความต้านทาน R4 เกือบ 5 เท่าซึ่งทำให้ระบบการระบายความร้อนง่ายขึ้น สเตจสำคัญบน VT2, VT1 ประกอบขึ้นตาม “ ตัวปล่อยทั่วไป- ตัวสะสมทั่วไป” ซึ่งลดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม VT1 ให้เหลือน้อยที่สุด เพาเวอร์แอมป์ใช้ทรานซิสเตอร์เพียง 2 ตัวเท่านั้นเพราะว่า กระแสเอาต์พุตสูงของวงจรไมโคร (ตาม 200 mA) ช่วยให้คุณสามารถควบคุมทรานซิสเตอร์ที่ทรงพลังได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ตัวติดตามตัวปล่อย ตัวต้านทาน R5 จำเป็นต้องแยกผ่านกระแสผ่านการเปลี่ยนฐานตัวปล่อย VT1 และตัวสะสม -
รูปที่ 2
emitter VT2 ซึ่งสำหรับทรานซิสเตอร์แบบเปิดจะเชื่อมต่อเป็นไดโอดสองตัว เนื่องจากวงจรนี้ความเร็วค่อนข้างต่ำ จึงจำเป็นต้องลดความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลง (เพิ่มความจุของ C1) แรงดันไฟฟ้าขาเข้าควรเป็นค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ แต่ไม่เกิน 40...50 V สามารถคำนวณความต้านทานของตัวต้านทาน R8 ได้โดยใช้สูตร
ดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้าอินพุตคือ 40 V และที่เอาต์พุตควรเปลี่ยนแปลงภายใน 0...25 V ความต้านทาน R8 จะอยู่ที่ประมาณ 6 kOhm ที่สุด ข้อเสียเปรียบที่สำคัญตัวปรับความคงตัวของพัลส์เมื่อเปรียบเทียบกับเชิงเส้นคือเนื่องจากโหมดการทำงานของพัลส์จึงสังเกตเห็นค่าสัมประสิทธิ์ระลอกคลื่นสูง ("นกหวีด") ที่เอาต์พุตซึ่งยากต่อการทำลายมาก ขอแนะนำให้รวมตัวกรองอื่นที่คล้ายกันในชุดพร้อมกับตัวกรอง L1-C3
ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของโครงการนี้คือ ประสิทธิภาพสูงและด้วยกระแสโหลดสูงถึง 200 mA จึงไม่จำเป็นต้องมีหม้อน้ำบน VT1 การวาดภาพ แผงวงจรพิมพ์ระบบกันโคลงแสดงขึ้นรูปที่ 2. บอร์ดติดอยู่กับหม้อน้ำโดยใช้ทรานซิสเตอร์ VT1 ที่บัดกรีอยู่ แต่สามารถติดเข้ากับแชสซีแยกจากทรานซิสเตอร์ได้ ความยาวของสายเชื่อมต่อในกรณีนี้ไม่ควรเกิน 10...15 ซม. ตัวต้านทาน R7
นำเข้าตัวแปร คุณสามารถใช้ทริมเมอร์หรือตัวแปรซึ่งตั้งอยู่นอกบอร์ดแทน ความยาวของสายไฟในกรณีนี้ไม่สำคัญ Choke L1 พันบนวงแหวนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 10...15 มม. ด้วยลวด d=0.6...0.8 มม. จนกระทั่งเต็ม โช้คของตัวกรองเพิ่มเติมจะถูกพันด้วยลวดเดียวกันบนขดลวดจากหม้อแปลง จำนวนรอบควรสูงสุด ทรานซิสเตอร์ VT2 - ใด ๆ กำลังปานกลาง(KT602, KT817B...G)
ตัวเก็บประจุ C1 ดีกว่าฟิล์ม (มีการรั่วไหลต่ำ) ขอแนะนำให้เติมพาราฟินเค้น L1 ด้วยเพราะว่า มันผิวปากค่อนข้างดัง
อ. โคลดูนอฟ
ตัวจับเวลายังสมควรได้รับความสนใจในการก่อสร้าง แหล่งที่มาของห้องปฏิบัติการโภชนาการ ด้วยความอเนกประสงค์ คุณสมบัติโหลดที่ดีและการทำงานในช่วงความถี่ที่ค่อนข้างกว้าง ตัวจับเวลาจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างพัลส์ LBP แบบธรรมดา เห็นได้ชัดว่าความรักของผู้สร้างซีรีส์คอนโทรลเลอร์ SHI ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับออสซิลเลเตอร์หลัก "ตัวจับเวลา" เพราะอย่างที่คุณทราบส่วนการตั้งเวลาของซีรีส์ 38XX และตระกูลของผู้ผลิตรายอื่นหลายรายรวมถึง Viper ในตำนาน ถูกสร้างขึ้นบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวอย่างแม่นยำ
ซึ่งแตกต่างจากคู่ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นในเวิร์กช็อป "พลังพัลส์" สิ่งที่มีชื่อเสียงนั้นจู้จี้จุกจิกน้อยกว่าเกี่ยวกับเงื่อนไขการเริ่มต้นทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้า 3-18V และมีความหลากหลายไม่น้อยซึ่งช่วยให้คุณสามารถสร้าง "แกนกลางแบบพอเพียงได้ ” สำหรับการควบคุมพัลส์ LBP บนพื้นฐานของวงจรไมโครแบบง่ายนี้โดยไม่มีพารามิเตอร์ที่แย่ไปกว่าวงจรไมโครแบบพิเศษ
โครงการที่ 6
แผนภาพที่ 6 แสดงแนวคิดพัลส์เชิงเส้นแบบง่าย
อย่างที่คุณเห็น แผนภาพใช้ส่วนประกอบหลักและวงจรการปรับที่เหมือนกันเกือบทั้งหมด ดังนั้นจึงไม่สมเหตุสมผลที่จะอธิบายแยกกันและซ้ำอีกครั้ง
วงจรสวิตชิ่งตัวจับเวลาก็ไม่มีความลับเช่นกัน ฉันจะดึงความสนใจไปที่วิธีการจัดระเบียบแรงดันไฟฟ้าขาออกเท่านั้น พิน 5 และ 6 ของตัวจับเวลาเป็นอินพุตหลายสัดส่วนของสเตจดิฟเฟอเรนเชียลของตัวเปรียบเทียบในตัว ที่อินพุตโดยตรง (พิน 6) ของตัวเปรียบเทียบโดยใช้ R3, C4 และทรานซิสเตอร์ดิสชาร์จที่สร้างไว้ในตัวจับเวลาจะเกิดแรงดันไฟฟ้ารูปสามเหลี่ยมขึ้นระดับที่เปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตผกผันของตัวเปรียบเทียบ (พิน 5 ).
ยิ่งระดับแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตผกผันต่ำลง (ซึ่งเริ่มแรกสร้างขึ้นจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าในตัว) ยิ่งเอาต์พุต (พิน 3) ของตัวจับเวลาเร็วขึ้นเท่าใดไปที่ "0" จะทำให้พัลส์บวกเอาต์พุตสั้นลง ยิ่งสวิตช์ไฟ VT3 อยู่ในสถานะเปิดมีเวลาน้อยลง จะทำให้วงจร L1-C6 อิ่มตัว แรงดันเอาต์พุต LBP ยิ่งต่ำลง โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่พิน 5 เราจะได้ภาพที่ตรงกันข้าม ในกรณีนี้ที่เกี่ยวข้องกับวงจร 6 และ 7 การควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่พิน 5 ของตัวจับเวลาจะดำเนินการโดยออปโตคัปเปลอร์ IC1
เมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าตกที่อินพุต/เอาท์พุต DA2 (โดยประมาณ 2.9-3.3V ขึ้นอยู่กับประเภทของออปโตคัปเปลอร์ ตัวต้านทาน R5) ไฟ LED ของออปโตคัปเปลอร์จะสว่างขึ้น ทำให้เกิดการปลดล็อคทรานซิสเตอร์ของตัวเอง ซึ่งในทางกลับกัน ยกเลิกการรวมพลังงานอินพุตผกผันของตัวเปรียบเทียบตัวจับเวลาในตัว เอาต์พุตตัวจับเวลาจะพลิกไปที่ "0" โดยล็อคสวิตช์เปิด / ปิด VT3 (ล็อคไดรเวอร์ VT1 ในวงจร 7)
หมายเหตุเกี่ยวกับแผนภาพ สำหรับการทำงานปกติของ LBP นี้ซึ่งเป็นคีย์ที่ทำบนทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามพลังสูงคุณไม่ควรละเลยการมีโคลงบน VT1 เพราะไม่เช่นนั้นคุณภาพของพัลส์ควบคุมอาจลดลงเนื่องจากพัลส์ที่ค่อนข้างใหญ่ กระแสในขณะที่ชาร์จประตู PT
ข้อสังเกตนี้ใช้ได้กับรูปแบบอื่น ๆ (ก่อนหน้าและภายหลังโดยที่โคลงนี้ "ลงทะเบียน") ที่อธิบายไว้ในบทความนี้
โครงการที่ 7
Scheme 7 เป็นต้นแบบของ Scheme 1 และฉันไม่สามารถพูดอะไรใหม่เกี่ยวกับเค้าโครง LBP ที่แสดงใน Scheme 7 ได้ ตัวเลือกนี้ได้รับการทดสอบที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าเดียวกัน และสามารถให้พารามิเตอร์เอาต์พุตเดียวกันได้ (ภายใต้เงื่อนไขที่จำกัดโดยชุดประกอบต้นแบบ) เช่นเดียวกับต้นแบบที่สร้างขึ้นบนชิปตระกูล 38XX
โครงการที่ 8
เวอร์ชันที่ง่ายที่สุดของ LBP แบบพัลส์โดยใช้ตัวจับเวลาจะแสดงในแผนภาพที่ 8 ไม่มีคุณสมบัติพิเศษใด ๆ ยกเว้นว่ากำลังไฟต่ำ ทรานซิสเตอร์สนามผล เคพี501เอซึ่งรับมือกับงานหลายอย่างในวงจรข้างต้นได้ดีกว่าวงจรแบบไบโพลาร์ ราคาถูกกว่ารถต้นแบบจากต่างประเทศมาก
ออสซิลโลแกรม
ออสซิลโลแกรม 1-4 แสดงโหมด PID และรีเลย์ ขึ้นอยู่กับการปรับแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตที่โหลดเกือบเป็นศูนย์ จะเห็นได้ว่าเมื่อช่วงการปรับเลื่อนไปทางแรงดันไฟฟ้าต่ำ การควบคุม PSI จะรวมกับการควบคุมรีเลย์ โหมดนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับโครงร่างทั้งหมดที่นำเสนอในบทความ
รูปคลื่น 1
รูปคลื่น 2
รูปคลื่น 3
รูปคลื่น 4
ภาพถ่าย
รูปที่ 1, 2 แสดงส่วนของเขียงหั่นขนมที่ทดสอบวงจร LBP
แม้จะมีการติดตั้งซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับอุปกรณ์พาวเวอร์พัลส์ แต่วงจรที่ติดตั้งก็ให้ผลลัพธ์ตามที่ระบุไว้
ฉันจำเป็นต้องสร้างตัวควบคุมความเร็วของใบพัด เพื่อเป่าควันออกจากหัวแร้งและระบายอากาศที่ใบหน้า เพื่อความสนุกสนาน แพ็คทุกอย่างในราคาขั้นต่ำ วิธีที่ง่ายที่สุดคือเครื่องยนต์กำลังต่ำ ดี.ซีแน่นอนว่าในการควบคุมด้วยตัวต้านทานแบบแปรผัน แต่หากต้องการหาการลดลงของค่าเล็กน้อยเช่นนี้และแม้แต่พลังงานที่ต้องการนั้นต้องใช้ความพยายามอย่างมากและเห็นได้ชัดว่าจะไม่มีค่าใช้จ่ายสิบรูเบิล ดังนั้นตัวเลือกของเราคือ PWM + MOSFET
ฉันเอากุญแจมา IRF630- ทำไมอันนี้ มอสเฟต- ใช่ ฉันเพิ่งได้ประมาณสิบอันจากที่ไหนสักแห่ง ดังนั้นฉันจึงใช้มัน ดังนั้นฉันจึงสามารถติดตั้งสิ่งที่เล็กกว่าและใช้พลังงานต่ำได้ เพราะ แต่กระแสตรงนี้ไม่น่าจะเกินแอมแปร์ได้ IRF630สามารถดึงผ่านตัวเองได้ต่ำกว่า 9A แต่มันเป็นไปได้ที่จะสร้างแฟน ๆ จำนวนมากโดยเชื่อมต่อพวกมันเข้ากับพัดลมตัวเดียว - มีกำลังเพียงพอ :)
ตอนนี้ถึงเวลาคิดว่าเราจะทำอะไร พีเอ็มดับเบิลยู- ความคิดนี้แนะนำตัวเองทันที - ไมโครคอนโทรลเลอร์ เอา Tiny12 มาลองเล่นดู ฉันโยนความคิดนี้ทิ้งไปทันที
- ฉันรู้สึกแย่ที่ต้องจ่ายเงินส่วนที่มีค่าและแพงขนาดนี้ให้กับแฟนบอลบางประเภท ฉันจะหางานที่น่าสนใจกว่านี้สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์
- การเขียนซอฟต์แวร์เพิ่มเติมสำหรับเรื่องนี้เป็นเรื่องที่น่าหงุดหงิดเป็นสองเท่า
- แรงดันไฟจ่ายมี 12 โวลต์ ลดให้ไฟ MK เหลือ 5 โวลต์ โดยทั่วไปจะขี้เกียจ
- IRF630จะไม่เปิดจากแรงดันไฟฟ้า 5 โวลต์ ดังนั้นคุณจะต้องติดตั้งทรานซิสเตอร์ที่นี่ด้วยเพื่อให้จ่ายไฟที่มีศักยภาพสูงให้กับประตูสนาม โคตรมันเลย
Op amps สามารถทิ้งได้ทันที ความจริงก็คือสำหรับ op-amps เอนกประสงค์หลังจาก 8-10 kHz ตามกฎแล้ว ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าขาออกมันเริ่มพังทลายลงอย่างรวดเร็ว และเราต้องเหวี่ยงคนในสนาม ยิ่งกว่านั้นด้วยความถี่เหนือเสียงเพื่อไม่ให้รับสารภาพ
ออปแอมป์ที่ไม่มีข้อเสียเปรียบนั้นต้องเสียค่าใช้จ่ายมากจนคุณสามารถซื้อไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เจ๋งที่สุดได้หลายสิบตัวด้วยเงินจำนวนนี้ เข้าเตา!
ตัวเปรียบเทียบยังคงอยู่ พวกเขาไม่มีความสามารถของ op-amp ในการเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุตได้อย่างราบรื่น พวกเขาสามารถเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าสองตัวเท่านั้นและปิดทรานซิสเตอร์เอาต์พุตตามผลลัพธ์ของการเปรียบเทียบ แต่ทำได้รวดเร็วและไม่ปิดกั้นคุณลักษณะ . ฉันค้นหาผ่านก้นถังและไม่พบตัวเปรียบเทียบใด ๆ ซุ่มโจมตี! แม่นยำยิ่งขึ้น LM339แต่มันเป็นเคสขนาดใหญ่และทำการบัดกรีไมโครวงจรมากกว่า 8 ขา งานง่ายๆศาสนาไม่อนุญาตให้ฉัน มันน่าเสียดายที่ต้องลากตัวเองไปที่โกดัง จะทำอย่างไร?
แล้วฉันก็จำสิ่งมหัศจรรย์เช่นนี้ได้ ตัวจับเวลาแบบอะนาล็อก - NE555- เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่คุณสามารถใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุรวมกันเพื่อตั้งค่าความถี่ตลอดจนระยะเวลาของพัลส์และหยุดชั่วคราว มีการทำลูกเต๋าที่แตกต่างกันกี่ตัวในตัวจับเวลานี้ตลอดประวัติศาสตร์กว่าสามสิบปี... จนถึงขณะนี้วงจรไมโครนี้แม้จะอายุที่น่านับถือ แต่ก็ถูกพิมพ์เป็นล้านเล่มและมีจำหน่ายในคลังสินค้าเกือบทุกแห่งในราคา a ไม่กี่รูเบิล ตัวอย่างเช่นในประเทศของเรามีราคาประมาณ 5 รูเบิล ฉันค้นหาผ่านก้นถังและพบชิ้นส่วนสองสามชิ้น เกี่ยวกับ! มาปลุกเร้าสิ่งต่าง ๆ กันตอนนี้
 |
วิธีนี้ทำงานอย่างไร
ถ้าไม่เจาะลึกโครงสร้างของไทม์เมอร์ 555 ก็ไม่ใช่เรื่องยาก โดยทั่วไปแล้ว ตัวจับเวลาจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุ C1 ซึ่งจะลบออกจากเอาต์พุต ทีเอชอาร์(เกณฑ์ - เกณฑ์) ทันทีที่ถึงค่าสูงสุด (ชาร์จตัวเก็บประจุแล้ว) ทรานซิสเตอร์ภายในจะเปิดขึ้น ซึ่งปิดเอาต์พุต อส(DISCHARGE-จำหน่าย) ลงดิน ขณะเดียวกันที่ทางออก ออกศูนย์ตรรกะจะปรากฏขึ้น ตัวเก็บประจุเริ่มคายประจุผ่าน อสและเมื่อแรงดันไฟฟ้ากลายเป็นศูนย์ (ดิสชาร์จเต็ม) ระบบจะเปลี่ยนเป็นสถานะตรงกันข้าม - ที่เอาต์พุต 1 ทรานซิสเตอร์จะปิด ตัวเก็บประจุเริ่มชาร์จอีกครั้งและทุกอย่างจะเกิดซ้ำอีกครั้ง
ประจุของตัวเก็บประจุ C1 เป็นไปตามเส้นทาง: “ R4->ไหล่บน R1 ->D2"และการระบายไปตามทาง: D1 -> แขนท่อนล่าง R1 -> DIS- เมื่อเราหมุนตัวต้านทานผันแปร R1 เราจะเปลี่ยนอัตราส่วนของความต้านทานของแขนส่วนบนและส่วนล่าง ซึ่งตามนั้นจะเปลี่ยนอัตราส่วนของความยาวพัลส์เป็นการหยุดชั่วคราว
ความถี่ถูกกำหนดโดยตัวเก็บประจุ C1 เป็นหลักและขึ้นอยู่กับค่าความต้านทาน R1 เล็กน้อย
ตัวต้านทาน R3 ทำหน้าที่ดึงเอาท์พุตขึ้น ระดับสูง- จึงมีเอาต์พุตตัวสะสมแบบเปิด ซึ่งไม่สามารถกำหนดระดับสูงได้อย่างอิสระ
คุณสามารถติดตั้งไดโอดใด ๆ ก็ได้ตัวนำมีค่าประมาณเท่ากันการเบี่ยงเบนภายในลำดับความสำคัญเดียวจะไม่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของงานเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น ที่ 4.7 นาโนฟารัดที่ตั้งไว้ใน C1 ความถี่จะลดลงเหลือ 18 kHz แต่แทบจะไม่ได้ยินเลย เห็นได้ชัดว่าการได้ยินของฉันไม่สมบูรณ์แบบอีกต่อไป :(
ฉันขุดเข้าไปในถังขยะซึ่งคำนวณพารามิเตอร์การทำงานของตัวจับเวลา NE555 เองและประกอบวงจรจากที่นั่นสำหรับโหมด astable ที่มีปัจจัยการเติมน้อยกว่า 50% และขันสกรูในตัวต้านทานแบบแปรผันแทน R1 และ R2 ซึ่ง ฉันเปลี่ยนรอบการทำงานของสัญญาณเอาท์พุต คุณเพียงแค่ต้องใส่ใจกับความจริงที่ว่าเอาต์พุต DIS (DISCHARGE) นั้นผ่านทางปุ่มจับเวลาภายใน เชื่อมต่อกับกราวด์ดังนั้นจึงไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับโพเทนชิออมิเตอร์ได้, เพราะ เมื่อบิดเรกูเลเตอร์ไปที่ตำแหน่งสุดขั้ว พินนี้จะตกลงบน Vcc และเมื่อทรานซิสเตอร์เปิดขึ้นจะเกิดการลัดวงจรตามธรรมชาติและตัวจับเวลาที่มี zilch ที่สวยงามจะปล่อยควันเวทย์มนตร์ซึ่งดังที่คุณทราบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดใช้งานได้ ทันทีที่ควันออกจากชิป ชิปจะหยุดทำงาน แค่นั้นแหละ. ดังนั้นเราจึงนำตัวต้านทานอีกตัวหนึ่งมาบวกกับหนึ่งกิโลโอห์ม มันจะไม่สร้างความแตกต่างในกฎระเบียบ แต่จะป้องกันความเหนื่อยหน่าย
พูดไม่ทันทำเลย ฉันแกะสลักกระดานและบัดกรีส่วนประกอบ:
ทุกอย่างเรียบง่ายจากด้านล่าง
ที่นี่ฉันกำลังแนบตราใน Sprint Layout ดั้งเดิม -
และนี่คือแรงดันไฟฟ้าของเครื่องยนต์ มองเห็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย คุณต้องวางท่อร้อยสายขนานกันประมาณครึ่งไมโครฟารัด และท่อจะทำให้ท่อเรียบขึ้น
อย่างที่คุณเห็นความถี่ลอย - เป็นเรื่องที่เข้าใจได้เพราะในกรณีของเราความถี่ในการทำงานขึ้นอยู่กับตัวต้านทานและตัวเก็บประจุและเนื่องจากความถี่เปลี่ยนไปความถี่จึงลอยออกไป แต่ก็ไม่สำคัญ ตลอดช่วงการควบคุมทั้งหมด อุปกรณ์จะไม่เข้าสู่ช่วงเสียง และโครงสร้างทั้งหมดมีราคา 35 รูเบิล ไม่นับตัวถัง ดังนั้น - กำไร!
เมื่อเลือกแหล่งพลังงานสำหรับจ่ายไฟ LED วิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมคือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ PWM - ตัวอย่างเช่น บนชิป NE555 หลักการทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวคือการจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่ให้กับ LED ที่มีรอบการทำงานต่างกัน ตัวอย่างเช่น หากใช้พัลส์แรงดันไฟฟ้าที่ยาวนานเพียง 0.1 วินาทีกับ LED ต่อหน่วยเวลา (เช่น หนึ่งวินาที) ความสว่างของ LED จะเป็น 10% ของกำลังไฟ และหากพัลส์ยาวนาน 0.9 ใช้วินาที - 90% กระบวนการนี้แสดงในกราฟ 1
วงจร PWM ของตัวควบคุมความสว่าง LED แสดงในรูปที่ 1 วงจรประกอบบนชิป NE555 และเป็นเครื่องกำเนิดพัลส์ที่มีรอบการทำงานที่ปรับได้ รอบการทำงานของพัลส์ของอุปกรณ์นี้ขึ้นอยู่กับอัตราการประจุและการคายประจุของตัวเก็บประจุ C1 ประจุของตัวเก็บประจุ C1 ดำเนินการผ่านวงจร R2, D1, R1, C1 และการคายประจุจะดำเนินการโดย C1, R1, D2, พิน 7 ของไมโครวงจร ดังนั้นด้วยการเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทาน R1 เราจะเปลี่ยนเวลาในการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ C1 - ดังนั้นจึงเป็นการปรับรอบการทำงานของพัลส์ที่เอาต์พุตของวงจรไมโคร (พิน 3) ที่พิน 3 ของไมโครเซอร์กิต ค่าตรรกะ "0" คือ +0.25V และค่าตรรกะ "1" คือ +1.7V ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า +0.25V จะไม่เปิดทรานซิสเตอร์ T1 - และที่เอาต์พุตของอุปกรณ์จะไม่มีแรงดันไฟฟ้าในช่วงเวลาที่กำหนดและแรงดันไฟฟ้า +1.7V จะเปิดทรานซิสเตอร์ T1 โดยสมบูรณ์ ทรานซิสเตอร์ T1 แสดงด้วยทรานซิสเตอร์สนามผล CMOS IRFZ44N ซึ่งมีกำลังถึง 150 W อย่างไรก็ตาม หากคุณใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีกำลังมากกว่าเป็น T1 คุณจะสามารถบรรลุกำลังเอาท์พุตของอุปกรณ์ได้มากขึ้น ในฐานะที่เป็นไดโอด D1, D2 คุณสามารถใช้ไดโอด 1N4148 หรือไดโอดซีรีย์ใด ๆ 1N4002 - 1N4007
รูปที่ 1. วงจรควบคุมความสว่าง LED PWM บน NE555
อุปกรณ์นี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวควบคุมความเร็วสำหรับมอเตอร์กระแสตรง ในการทำเช่นนี้จะมีการเพิ่มไดโอดอีกตัวลงในวงจรซึ่งติดตั้งที่เอาต์พุตของอุปกรณ์ (แคโทดของไดโอดเชื่อมต่อกับ +Upit. ขั้วบวกของไดโอดเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์ T1 ไดโอดนี้ป้องกัน อุปกรณ์จากแรงดันย้อนกลับที่มาจากมอเตอร์หลังจากปิดไฟเข้าอุปกรณ์
ชิปจับเวลา 555 (อะนาล็อกในประเทศของ KR1006VI1) เป็นชิปสากลที่สามารถพบได้ในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่คาดคิดที่สุด บทความนี้จะกล่าวถึงวงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่ใช้ไมโครวงจรนี้
ในห้องปฏิบัติการที่บ้านโดยเฉพาะ สภาพสนามคุณต้องมีแหล่งจ่ายพลังงานต่ำซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าคงที่ต่างกัน ซึ่งสามารถจ่ายพลังงานจากแบตเตอรี่หรือเซลล์ไฟฟ้า มีน้ำหนักเบาและพกพาได้ วงจรที่คล้ายกันของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าตัวแปลง DC/DC สามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ตัวจับเวลา 555 มันเกิดขึ้นที่เราใช้ไมโครวงจร NE555 ในการออกแบบของเรา แต่อะนาล็อกใด ๆ ของมันสามารถใช้ในวงจรที่อยู่ระหว่างการพิจารณาได้
วงจรจ่ายไฟสวิตชิ่งแรงดันไบโพลาร์
มันถูกประกอบบนชิป NE555 ตัวเดียว (รูปที่ 1) ซึ่งทำหน้าที่เป็นมาสเตอร์ออสซิลเลเตอร์ พัลส์สี่เหลี่ยม- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบตาม โครงการคลาสสิก- อัตราการทำซ้ำพัลส์เอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ 6.474…6.37 kHz ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งอาจเป็น 3.6 V (แบตเตอรี่ 3 ก้อนในตลับจ่ายไฟ) และ 4.8 V (พร้อมแบตเตอรี่ 4 ก้อนในตลับจ่ายไฟ) ในโครงการ แหล่งชีพจรมีการใช้แบตเตอรี่ ENERGIZER AA ที่มีความจุ 2500 mAh เป็นแหล่งจ่ายไฟ
พัลส์สี่เหลี่ยมจากเอาต์พุต 3 ของ MS 555 จะถูกป้อนผ่านตัวต้านทานจำกัด R5 ไปที่ฐานของสวิตช์ทรานซิสเตอร์ VT1 ซึ่งโหลดคือตัวเหนี่ยวนำ L1 ที่มีความเหนี่ยวนำ 3 mH เมื่อทรานซิสเตอร์นี้ปิดอย่างกะทันหัน EMF การเหนี่ยวนำตัวเองขนาดใหญ่จะถูกเหนี่ยวนำในตัวเหนี่ยวนำ L1 พัลส์ไฟฟ้าแรงสูงที่ได้รับในลักษณะนี้จะถูกจ่ายให้กับวงจรเรียงกระแสแบบขนานสองตัวที่มีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ซึ่งเอาต์พุตจะมีแรงดันไฟฟ้าขั้วตรงข้ามสองตัว ±4.5...15 V
แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้สามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนรอบการทำงานของพัลส์เอาท์พุตโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ R1 แรงดันไฟฟ้าคงที่จากเครื่องยนต์ R1 ไปที่พิน 5 ของ MC555 และเปลี่ยนรอบการทำงานดังนั้นแรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสทั้งสองตัว แรงดันเอาต์พุตของแหล่งกำเนิดนี้จะเท่ากันในอุดมคติก็ต่อเมื่อรอบการทำงานของพัลส์กำเนิดเท่ากับ 2 (ระยะเวลาของพัลส์เท่ากับการหยุดชั่วคราวระหว่างพัลส์เหล่านั้น) ด้วยรอบการทำงานที่แตกต่างกันของพัลส์ แรงดันเอาต์พุตของแหล่งกำเนิดที่จุด A และ B จะแตกต่างกันเล็กน้อย (สูงถึง 1...2 V) ความแตกต่างเล็กน้อยดังกล่าวได้รับการรับรองโดยการใช้วงจรเรียงกระแสสองเท่าในวงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งซึ่งตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จด้วยพัลส์ทั้งบวกและลบ ข้อเสียนี้ได้รับการชดเชยด้วยความเรียบง่ายและต้นทุนที่ต่ำของโครงการ
ในวงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งนี้คุณสามารถใช้โช้กจากบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ของหลอดฟลูออเรสเซนต์ประหยัดพลังงานที่ไม่สามารถใช้งานได้ เมื่อแยกชิ้นส่วนโคมไฟเหล่านี้ ระวังอย่าทำให้เกลียวหรือหลอดแก้วรูปตัว U เสียหาย เนื่องจากมีสารปรอท ควรทำกลางแจ้งจะดีกว่า
สำหรับโช้คบางตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งโช้คที่นำเข้า ค่าความเหนี่ยวนำในหน่วย mH จะถูกทำเครื่องหมายไว้ (2.8, 2.2, 3.0, 3.6 เป็นต้น)
แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออก การใช้กระแสไฟฟ้า และอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์สำหรับวงจรในรูปที่ 1 แสดงไว้ในตารางที่ 1
วงจรสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายสำหรับ NE555 จำนวน 2 ตัว
รูปที่ 2 แสดงวงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งพร้อมตัวจับเวลา NE555 สองตัว วงจรไมโครวงจรแรก (DD1) เชื่อมต่อกันตามวงจรมัลติไวเบรเตอร์ซึ่งเอาต์พุตจะปรากฏเป็นพัลส์สี่เหลี่ยมสั้น ๆ ที่นำมาจากพิน 3 อัตราการทำซ้ำของพัลส์เหล่านี้เปลี่ยนแปลงโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์ R3
พัลส์เหล่านี้จะถูกส่งไปยังโซ่สร้างความแตกต่าง C3R5 และไดโอด VD1 ที่เชื่อมต่อแบบขนานกับตัวต้านทาน R5 เนื่องจากแคโทดของไดโอดเชื่อมต่อกับพาวเวอร์บัส การปะทุเชิงบวกระยะสั้นของพัลส์ (ขอบ) ที่แตกต่างจะถูกแบ่งโดยความต้านทานไปข้างหน้าเล็กน้อยของไดโอดและมีค่าไม่มีนัยสำคัญ และการปะทุเชิงลบ (ตก) ซึ่งตกลงบนไดโอดที่ถูกล็อค VD1 ส่งผ่านไปยังอินพุตของมัลติไวเบรเตอร์ที่รอ MS DD2 ได้อย่างอิสระ (ขา 2 ) แล้วเปิดใช้งาน แม้ว่า VD1 จะถูกระบุในแผนภาพเป็น D9I แต่ในตำแหน่งนี้ ขอแนะนำให้ใช้ไดโอด Schottky พลังงานต่ำ และในกรณีที่รุนแรง คุณสามารถใช้ซิลิคอนไดโอด KD 522 ได้
ตัวต้านทาน R6 และตัวเก็บประจุ C6 กำหนดระยะเวลาของพัลส์เอาต์พุตของมัลติไวเบรเตอร์สแตนด์บาย (ช็อตเดียว) DD2 ซึ่งควบคุมสวิตช์ VT1
เช่นเดียวกับในวงจรก่อนหน้าของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง กระแสผ่านทรานซิสเตอร์ VT1 ถูกควบคุมโดยตัวต้านทาน R7 และโหลดเป็นโช้คที่ทำจากบัลลาสต์ของหลอดฟลูออเรสเซนต์ 3 mH ที่ประหยัด
เนื่องจากความถี่ในการสร้าง MS ต่ำกว่าในวงจรแรก ตัวเก็บประจุตัวเรียงกระแสแรงดันไฟฟ้าสองเท่า C7 จึงมีความจุ 10 μF และเพื่อลดขนาดจึงใช้ตัวเก็บประจุเซรามิก SMD ในตำแหน่งนี้ แต่สามารถใช้ตัวเก็บประจุประเภทอื่นได้ : K73, KBGI, MBGCh, MBM หรืออิเล็กโทรไลต์ที่แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม
แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออก การใช้กระแสไฟฟ้า และอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์สำหรับวงจรในรูปที่ 2 แสดงไว้ในตารางที่ 2
วงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งตามตัวจับเวลา NE555 และแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน
วงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งที่แสดงในรูปที่ 3 คล้ายกัน แต่ใช้แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ (OA) ประเภท K140 UD12 หรือ KR140 UD 1208 เป็นออสซิลเลเตอร์หลักของพัลส์สี่เหลี่ยมนี้ประหยัดมาก สามารถทำงานจากแหล่งจ่ายแบบขั้วเดียว แรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 3 ถึง 30 V หรือจากไบโพลาร์ ±1.5... 15 V.
ความถี่ในการสร้างจะถูกปรับด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ R3 ในการเพิ่มบรอดแบนด์ พิน 1,4,5 จะถูกรวมและต่อสายดินเข้ากับสายทั่วไป ตัวต้านทาน R6 ซึ่งควบคุมการควบคุมกระแสไฟจะลดลงเหลือน้อยที่สุด ความหมายที่เป็นไปได้ 100 โอห์ม ปริมาณการใช้กระแสไฟของ op-amp อยู่ภายใน 1.5…2 mA ระหว่างเอาต์พุตของ op-amp และวงจรสร้างความแตกต่าง C3R10VD1 ซึ่งเปิดตัว DD1 แบบช็อตเดียวแอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์จะเชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ VT1 ประเภท BC237 ซึ่งทำหน้าที่เพิ่มความชันของด้านหน้าและการล่มสลายของ พัลส์เอาท์พุต MS DA1 
โหลดของสวิตช์ VT2 ใช้ตัวเหนี่ยวนำ L1 จากบัลลาสต์เดียวกันจากหลอดประหยัดพลังงาน ตัวเหนี่ยวนำนี้ได้รับการปกป้องจากแรงดันไฟฟ้าเกินโดยโซ่ R13VD2 ค่าความเหนี่ยวนำอยู่ที่ 1.65 mH แต่พันด้วยลวดที่หนากว่า ดังนั้น ความต้านทานแบบแอคทีฟจึงต่ำกว่าและปัจจัยด้านคุณภาพจะสูงกว่า สิ่งนี้ช่วยให้คุณได้รับแรงดันไฟฟ้าประมาณ 24...25 V ที่เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสโดยเพิ่ม VD3VD4 เป็นสองเท่า
ควรสังเกตว่าวงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งในรูปที่ 3 สามารถทำงานได้จากแรงดันไฟฟ้าแบบขั้วเดียวที่ 3.3 V
แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออก การใช้กระแสไฟฟ้า และอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์สำหรับวงจรในรูปที่ 3 แสดงไว้ในตารางที่ 3
