Większość analogowych obwodów elektronicznych wymaga podwójnych szyn zasilających, aby zapewnić prawidłowe zrównoważone działanie; staje się to szczególnie ważne, jeśli projektujemy obwody wzmacniacza operacyjnego. Ujemne napięcie zasilania jest również wymagane w systemach cyfrowych, takich jak przetworniki A / D, wzmacniacze operacyjne i komparatory. We wszystkich tych przypadkach zapotrzebowanie na prąd będzie niskie, ale generowanie takiego zasilania -5 V jest zwykle kosztowne i nieefektywne, jeśli używamy dużej liczby elementów dyskretnych i scalonych. W tym samouczku nauczymy się, jak zbudować prosty, niskoprądowy, podwójny obwód zasilania 5 V, który może być zasilany z naszych portów USB. Podobnie zbudowaliśmy wcześniej obwód podwójnego zasilania + 12V i -12V.
Chociaż istnieje wiele metod rozdzielania pojedynczego napięcia, ich wirtualny potencjał masy nie będzie stały. Jeśli użyjemy dwóch akumulatorów, aby uzyskać napięcie o podwójnej polaryzacji, z czasem jeden akumulator będzie się rozładowywał szybciej niż drugi i będzie trudno utrzymać zrównoważone napięcie o podwójnej polaryzacji. Jeśli używasz dzielnika potencjału rezystora, część mocy jest rozpraszana, ponieważ ciepło i napięcie rozdzielone nie są stabilne. Aby przezwyciężyć te problemy, użyjemy układu scalonego konwertera napięcia CMOS o nazwie ICL7660 firmy Renesas.
ICL7660
ICL7660 i ICL7660A to monolityczne przetworniki napięcia pompy ładującej CMOS, które konwertują zakresy napięcia wejściowego od + 1,5 V do + 10,0 V na zakresy napięcia wyjściowego od -1,5 V do -10,0 V.
ICL7660 i ICL7660A zawierają wszystkie niezbędne obwody do uzupełnienia ujemnego przetwornika napięcia, z wyjątkiem dwóch zewnętrznych kondensatorów. Działanie urządzenia można najlepiej zrozumieć dzięki idealnej teorii przetwornicy napięcia podanej poniżej.
Podczas pierwszej połowy cyklu przełączniki S1 i S3 są zamknięte (uwaga: przełączniki S2 i S4 są otwarte podczas tej połowy cyklu). Kondensator C1 jest ładowany do napięcia V +. Podczas drugiej połowy cyklu pracy przełączniki S2 i S4 są zamknięte (uwaga: wyłączniki S1 i S3 są otwarte podczas tego półcyklu). Napięcie na kondensatorze C1 zmienia się ujemnie o V + wolty. Opłata jest następnie przenoszona z C1 do C2, zakładając idealne przełączniki i brak obciążenia na C2. W ten sposób odwrócone napięcie V + jest dostępne w C2. Działanie ICL7660 i ICL7660A jest podobne do tej idealnej pracy przetwornika napięcia.
Wskazówki dotyczące aplikacji ICL7660:
- Kondensator C2 należy umieścić w pobliżu IC2, aby zapobiec zablokowaniu się urządzenia. Nie podawaj więcej niż 10 V dla ICL7660, 12 V dla ICL7660A.
- Nie podłączaj zacisku LV do UZIEMIENIA przy napięciu zasilania większym niż 3,5 V.
- W przypadku stosowania kondensatorów spolaryzowanych zacisk „+” C1 musi być podłączony do styku 2 układów ICL7660 i ICL7660A, a zacisk „+” C2 musi być podłączony do UZIEMIENIA.
- Aby uzyskać najlepszą wydajność, użyj kondensatorów ESR o niskiej wartości zamiast C1 i C2.
- Kondensator buforowy można podłączyć przez zasilanie wejściowe, jeśli odległość przewodu między USB a obwodem jest duża.
- Prąd wyjściowy tego obwodu jest ograniczony do 40 mA. W przypadku zapotrzebowania na prąd do 100 mA zamiast U1 można zastosować układ IC MAX660.
Obwód zasilania 5 v i praca:
Pełny schemat obwodu zasilania ± 5 V przy użyciu ICL760 pokazano poniżej. Napięcie wejściowe + 5V można uzyskać z dowolnego portu USB laptopa / komputera lub ładowarki / adaptera.
Obwód jest zbudowany z około ICL7660 (U1) wraz z dwoma kondensatorami (C1 i C2). Wyjście 5 V z USB jest podawane na pin 8 U1. Układ scalony U1 i kondensatory (C1 i C2) tworzą sekcję przemiennika napięcia, która przekształca + 5 V na -5 V. Zasilacz Converted -5V jest dostępny na pinie 5 U1. Tak więc podwójne zasilanie 5 V jest dostępne na złączu J2.
Symulowaliśmy obwód w Proteusie przed zbudowaniem go na sprzęcie:
Testowanie obwodu podwójnego (±) zasilania USB 5 V:
Zmontuj obwód na PCB / płytce stykowej zgodnie ze schematem obwodu pokazanym powyżej. Umieść kondensator C2 jak najbliżej układu scalonego U1. Układ scalony powinien być zamocowany odpowiednią podstawą, jeśli obwód jest lutowany na PCB. Po zbudowaniu obwodu zasilania 5V powinien on wyglądać mniej więcej tak
Aby przetestować obwód, podłącz USB do laptopa lub power banku lub dowolnego portu USB do zasilania obwodu. Sprawdź napięcie wyjściowe na złączu J2 za pomocą multimetru w odniesieniu do masy. W poniższym filmie testowym multimetr jest podłączony do dodatniej szyny, gdy pokazuje 4,9V. Następnie multimetr jest podłączony do wyjścia układu scalonego (tj. Pin 5 ICL7660), wtedy pokazuje -4,7V.
Poniżej znajduje się symulacja
Mam nadzieję, że zrozumiałeś obwód i nauczyłeś się, jak zbudować obwód z podwójnym zasilaniem za pomocą ICL7660 IC. Jeśli masz jakieś pytania, zostaw je w sekcji komentarzy lub skorzystaj z naszych forów, aby uzyskać więcej pytań technicznych. Sprawdź również inne obwody zasilania, które obejmują różne obwody, takie jak obwód konwertera podwyższającego napięcie, obwód konwertera buck, obwód zmiennego zasilania, obwód SMPS, obwód banku mocy itp.