Kako ustvariti PWM s pomočjo IC 555 (2 raziskani metodi)

IC 555 je izjemno uporabna in vsestranska naprava, ki jo lahko uporabimo za konfiguriranje številnih uporabnih vezij na področju elektronike. Zelo koristna lastnost tega IC je njegova sposobnost generiranja PWM impulzov, ki jih je mogoče dimenzionirati ali obdelati glede na potrebe aplikacije ali vezja.

Kaj je PWM

PWM pomeni modulacijo širine impulza, postopek, ki vključuje nadzor širine impulza ali obdobja vklopa / izklopa ali logičnih izhodov, ustvarjenih iz določenega vira, kot je oscilatorno vezje ali mikrokrmilnik.

V bistvu se PWM uporablja za dimenzioniranje ali obrezovanje izhodne napetosti ali moči določene obremenitve glede na posamezne zahteve ali zahteve.

Je digitalni način nadzora moči in je učinkovitejši od analognih ali linearnih metod.
Obstaja veliko primerov, ki ponazarjajo učinkovito uporabo PWM pri nadzoru danih parametrov.

Uporablja se za nadzor hitrosti enosmernih motorjev, v pretvornikih za nadzor efektivne vrednosti izhodnega izmeničnega toka ali za proizvajajo modificirane izhode sinusnega vala .

Prav tako je razvidno iz napajalnikov SMPS za nadzor izhodne napetosti na natančne ravni.
Uporablja se tudi v vezjih LED gonilnikov za omogočanje delovanja zatemnitve LED.

Veliko se uporablja v topologijah buck / boost za pridobivanje stopničastih ali stopnjevalnih napetosti brez uporabe obsežnih transformatorjev.

V bistvu se torej lahko uporablja za prilagajanje izhodnega parametra po naših željah.

Ali s toliko zanimivimi možnostmi uporabe pomeni, da je metoda morda preveč zapletena ali draga za konfiguracijo?

Odgovor je vsekakor ne. Pravzaprav ga je mogoče zelo preprosto implementirati z enim samim IC LM555.

V bistvu obstajata dve metodi, s pomočjo katerih je IC 555 mogoče uporabiti za generiranje izhodne modulacije impulzne širine. Prva metoda uporablja samo en IC 555 in nekaj pripadajočih delov, kot so diode, potenciometer in kondenzator. Druga metoda je uporaba standardne monostabilne konfiguracije IC 555 in uporaba zunanjega modulacijskega signala.

IC 555 PWM z diodami

Prva metoda je najpreprostejša in najučinkovitejša, ki uporablja konfiguracijo, kot je prikazano spodaj:

Video demonstracija

Delovanje zgoraj prikazanega dvo diodnega vezja IC 555 PWM je precej preprosto. Pravzaprav je a standardna stabilna zasnova multivibratorja z izjemo neodvisnega nadzora vhoda / izklopa izhoda.

Kot vemo, da čas vklopa vezja PWM IC 555 določa čas, ki ga njegov kondenzator porabi za polnjenje na ravni 2/3 Vcc skozi upor št. 7, čas izklopa pa se določi glede na čas praznjenja kondenzatorja pod 1/3 Vcc skozi sam zatič # 7.

V zgornjem preprostem vezju PWM je mogoče ta dva parametra neodvisno nastaviti ali pritrditi s pomočjo potenciometra in z nekaj bifurkacijskimi diodami.

Leva bočna dioda, ki ima katodo povezano s čepom # 7, ločuje čas izklopa, medtem ko desna dioda, ki ima anodo, priključeno na pin # 7, ločuje čas vklopa izhoda IC.

Ko potenciometer drsnik je bolj usmerjen proti levi diodi, zaradi česar se čas praznjenja zmanjša zaradi manjšega upora na praznjenju kondenzatorja. Posledica tega je podaljšanje časa vklopa in zmanjšanje časa izklopa PWM IC.

Nasprotno pa, ko je drsnik lonca bolj proti desni bočni diodi, povzroči zmanjšanje časa vklopa zaradi zmanjšanja upora lonca na polnilni poti kondenzatorja. Posledica tega je povečanje obdobja IZKLOPA in zmanjšanje obdobja VKLOP izhodnih PWM-jev.

2) IC 555 PWM z zunanjo modulacijo

Druga metoda je nekoliko zapletena od zgornje in zahteva zunanji spremenljiv enosmerni tok na zatiču št. 5 (krmilni vhod) IC za izvajanje sorazmerno spremenljive širine impulza na izhodu IC.

Naučimo se naslednje preproste konfiguracije vezja:

IC 555 Pinout

Diagram prikazuje IC 555, ožičen v enostavnem monostabilnem načinu multivibratorja. Vemo, da je v tem načinu IC sposoben ustvariti pozitiven impulz na zatiču # 3 kot odgovor na vsak posamezen negativni sprožilec na svojem zatiču # 2.

Impulz na nožici št. 3 vzdržuje neko vnaprej določeno časovno obdobje, odvisno od vrednosti Ra in C. Vidimo lahko tudi nožice št. 2 in št. 5, dodeljene kot vhodu ure in modulacije.

Izhod je vzet iz običajnega zatiča št. 3 čipa.

V zgornji enostavni konfiguraciji je IC 555 vse nastavljeno za generiranje zahtevanih impulzov PWM, zahteva le kvadratni valovni impulz ali vhod ure na svojem zatiču št. 2, ki določa izhodno frekvenco, in vhod spremenljive napetosti na zatiču št. katerega amplituda ali nivo napetosti določata dimenzije širine impulza na izhodu.

Impulzi zatiča št. 2 generirajo ustrezno izmenično valove trikotnika na zatiču št. 6/7 IC, katerega širino določajo časovni komponenti RA in C.

Ta trikotni val se primerja s trenutno merilno napetostjo, ki se uporablja na nožici 5 za dimenzioniranje impulzov PWM na izhodu pin 3.

Preprosto povedano, za doseganje zahtevanih impulzov PWM na kontaktu št. 3 IC moramo dobaviti niz impulzov na zatiču # 2 in spremenljivo napetost na zatiču # 5.

Amplituda napetosti na zatiču št. 5 bo neposredno odgovorna za to, da bodo izhodni impulzi PWM močnejši ali šibkejši ali preprosto debelejši ali tanjši.

Modulacijska napetost je lahko zelo nizek trenutni signal, vendar bi dala predvidene rezultate.

Recimo, na primer, da na pin # 2 uporabimo kvadratni val 50 Hz in na pin # 5 konstantno 12V, bo rezultat na izhodu prikazal PWM-je z RMS 12V in frekvenco 50Hz.

Za zmanjšanje efektivne efektivne vrednosti moramo samo znižati napetost na nožici 5. Če jo spremenimo, bo rezultat spremenljiv PWM z različnimi RMS vrednostmi.

Če se ta spremenljivi RMS uporabi na stopnji gonilnika MOSFET-a na izhodu, se vsaka obremenitev, ki jo podpira MOSFET, odzove z ustrezno različnimi visokimi in nizkimi rezultati.

Če je motor povezan z mosfetom, se bo odzival z različnimi hitrostmi, žarnica z različno jakostjo svetlobe, medtem ko bo pretvornik s spremenjenimi ekvivalenti sinusnega vala.

Izhodna valovna oblika

Zgornji razpravi lahko vidimo in jo preverimo na spodnji slikovni sliki spodaj:

Najvišja valovna oblika predstavlja modulacijsko napetost na zatiču št. 5, izboklina v valovni obliki predstavlja naraščajočo napetost in obratno.

Druga valovna oblika predstavlja enakomeren urni impulz, ki se uporablja na nožici 2. Služi samo za omogočanje vklopa IC na določeni frekvenci, brez katere IC ne bi mogel delovati kot generator PWM.

Tretja valovna oblika prikazuje dejansko nastajanje PWM na zatiču št. 3, vidimo, da je širina impulzov neposredno sorazmerna z zgornjim modulacijskim signalom.

Širine impulzov, ki ustrezajo 'izboklini', so vidne toliko širše in tesno razporejene, kar sorazmerno tanjše in redkejše s padcem nivoja modulacijske napetosti.

Zgornji koncept je mogoče zelo enostavno in učinkovito uporabiti v aplikacijah za nadzor moči, kot smo že omenili v zgornjem članku.

Kako ustvariti fiksni 50% delovni cikel iz vezja IC 555

Naslednja slika prikazuje preprosto konfiguracijo, ki vam bo zagotovila PWM s fiksnim 50% delovnim ciklom na svojem zatiču št.3. Ideja je bila predstavljena v enem od podatkovnih listov IC 555, ta zasnova pa je videti zelo zanimiva in uporabna za aplikacije, ki potrebujejo preprosto in hitro 50-odstotno stopnjo generatorja s fiksnim delovnim ciklom.