Kako generirati PWM pomoću IC 555 (2 istražene metode)

IC 555 izuzetno je koristan i svestran uređaj koji se može primijeniti za konfiguriranje mnogih korisnih sklopova u području elektronike. Jedna vrlo korisna značajka ovog IC-a je sposobnost generiranja PWM impulsa koji se mogu dimenzionirati ili obraditi prema potrebama aplikacije ili sklopa.

Što je PWM

PWM označava modulaciju širine impulsa, postupak koji uključuje kontrolu širine impulsa ili ON / OFF razdoblja ili logičkih izlaza koji se generiraju iz određenog izvora, poput oscilatornog kruga ili mikrokontrolera.

U osnovi se PWM koristi za dimenzioniranje ili obrezivanje izlaznog napona ili snage određenog opterećenja prema pojedinačnim zahtjevima ili zahtjevima.

To je digitalni način kontrole snage i učinkovitiji je od analognih ili linearnih metoda.
Postoji mnogo primjera koji ilustriraju učinkovitu uporabu PWM-a u kontroli zadanih parametara.

Koristi se za kontrolu brzine istosmjernih motora, u pretvaračima za upravljanje efektivnim efektivom izlaznog izmjeničnog napona ili za proizvodeći modificirane izlaze sinusnog vala .

Također se može vidjeti u SMPS napajanjima za kontrolu izlaznog napona na precizne razine.
Također se primjenjuje u upravljačkim krugovima LED-a radi omogućavanja funkcioniranja zatamnjenja LED-a.

Opsežno se koristi u topologijama buck / boost za dobivanje stepenastih ili pojačanih napona bez upotrebe glomaznih transformatora.

Dakle, u osnovi se može koristiti za prilagođavanje izlaznog parametra prema vlastitim željama.

S toliko zanimljivih mogućnosti primjene, znači li to da je metoda prekomplicirana ili skupa za konfiguriranje ??

Odgovor je definitivno, ne. Zapravo se to može vrlo jednostavno implementirati pomoću jedne IC LM555.

U osnovi postoje dvije metode pomoću kojih se IC 555 može koristiti za generiranje izlaza modulacije širine impulsa. Prva metoda koristi samo jedan IC 555 i nekoliko povezanih dijelova poput dioda, potenciometra i kondenzatora. Druga metoda je upotreba standardne monostabilne konfiguracije IC 555 i upotreba vanjskog modulacijskog signala.

IC 555 PWM pomoću dioda

Prva metoda je najjednostavnija i učinkovita, koja koristi konfiguraciju kako je prikazano u nastavku:

Video demonstracija

Rad gore prikazanog dvodiodnog IC 555 PWM kruga prilično je jednostavan. To je zapravo a standardni astabilni multivibrator dizajn s izuzetkom neovisne kontrole izlaza za ON / OFF.

Kao što znamo da o vremenu uključivanja IC 555 PWM kruga odlučuje vrijeme koje kondenzator treba za punjenje na razini 2/3 Vcc kroz otpornik pin 7, a vrijeme ISKLJUČIVANJA određuje vrijeme pražnjenja kondenzatora ispod 1/3 Vcc kroz sam pin # 7.

U gore navedenom jednostavnom PWM krugu, ova dva parametra mogu se neovisno postaviti ili fiksirati pomoću potenciometra i kroz nekoliko bifurkacijskih dioda.

Lijeva bočna dioda koja ima katodu povezanu s pinom # 7 odvaja vrijeme ISKLJUČENJA, dok desna bočna dioda koja ima anodu spojenu s pinom # 7 odvaja vrijeme uključivanja IC izlaza.

Kada potenciometar klizač je više usmjeren prema lijevoj diodi, uzrokuje smanjenje vremena pražnjenja zbog manjeg otpora na putu pražnjenja kondenzatora. To rezultira povećanjem vremena uključivanja i smanjenjem vremena isključivanja PWM-a IC.

Suprotno tome, kada je klizač lonca više prema desnoj bočnoj diodi, to dovodi do smanjenja vremena uključivanja zbog smanjenja otpora lonca na putu punjenja kondenzatora. To rezultira povećanjem perioda ISKLJUČENOST i smanjenjem perioda UKLJ. PWM-ova izlazne IC.

2) IC 555 PWM koji koristi vanjsku modulaciju

Druga metoda je malo složena od gore navedene i zahtijeva vanjski promjenjivi istosmjerni tok na pinu # 5 (upravljački ulaz) IC-a za provedbu proporcionalno promjenjive širine impulsa na izlazu IC-a.

Naučimo sljedeću jednostavnu konfiguraciju sklopa:

IC 555 pinout

Dijagram prikazuje IC 555 ožičen u lakom monostabilnom načinu rada multivibratora. Znamo da je u ovom načinu IC u stanju generirati pozitivan impuls na pinu # 3 kao odgovor na svaki pojedini negativni okidač na svojem pinu # 2.

Puls na pin 3 zadržava se neko unaprijed određeno vremensko razdoblje, ovisno o vrijednostima Ra i C. Također možemo vidjeti pin 2 i pin 5 koji su dodijeljeni kao ulazi sata i modulacije.

Izlaz se uzima s uobičajenog pina # 3 čipa.

U gornjoj izravnoj konfiguraciji IC 555 je postavljen za generiranje potrebnih PWM impulsa, on samo zahtijeva kvadratni valni impuls ili ulaz sata na svom pinu 2, koji određuje izlaznu frekvenciju, i ulaz promjenjivog napona na pinu 5 čija amplituda ili nivo napona određuje dimenzije širine impulsa na izlazu.

Impulsi pin # 2 generiraju odgovarajuće izmjenične valove trokuta na pinu # 6/7 IC-a, čija je širina određena vremenskim komponentama RA i C.

Ovaj val trokuta uspoređuje se s trenutnom mjerom napona primijenjenom na pinu 5 za dimenzioniranje impulsa PWM-a na izlazu pina 3.

Jednostavnim riječima, samo trebamo dostaviti niz impulsa na pin # 2 i promjenjivi napon na pin # 5 za postizanje potrebnih PWM impulsa na pin # 3 IC.

Amplituda napona na pinu 5 bit će izravno odgovorna za stvaranje izlaznih PWM impulsa jačim ili slabijim ili jednostavno debljim ili tanjim.

Modulacijski napon može biti signal vrlo male struje, no ipak bi dao željene rezultate.

Na primjer, pretpostavimo da primijenimo kvadratni val od 50 Hz na pinu # 2 i konstantu 12V na pinu # 5, rezultat na izlazu pokazat će PWM s RMS od 12V i frekvencijom 50Hz.

Za smanjenje RMS-a trebamo samo smanjiti napon na pinu 5. Ako to promijenimo, rezultantna će biti promjenjiva PWM s različitim RMS vrijednostima.

Ako se ovaj različiti RMS primijeni na stupanj pokretača MOSFET-a na izlazu, svako opterećenje koje podržava MOSFET također će odgovoriti odgovarajućim promjenama visokih i niskih rezultata.

Ako je motor povezan na MOSFET, on će reagirati različitim brzinama, svjetiljka s različitim intenzitetima svjetlosti, a pretvarač s modificiranim ekvivalentima sinusnog vala.

Izlazni valni oblik

Gornjoj raspravi može se svjedočiti i provjeriti iz dane ilustracije valnog oblika u nastavku:

Gornji valni oblik predstavlja napon modulacije na pinu 5, ispupčenje u valnom obliku predstavlja rastući napon i obrnuto.

Drugi valni oblik predstavlja jednoliki impuls takta primijenjen na pinu # 2. Služi samo za omogućavanje IC-a da se prebacuje na određenoj frekvenciji, bez čega IC ne bi mogao raditi kao PWM-generator.

Treći valni oblik prikazuje stvarnu generaciju PWM-a na pin 3, možemo vidjeti da je širina impulsa izravno proporcionalna signalu gornje modulacije.

Širine impulsa koje odgovaraju 'ispupčenju' mogu se vidjeti što šire i usko razmaknute, što proporcionalno postaje tanje i rjeđe s padom razine modulacijskog napona.

Gornji koncept može se vrlo lako i učinkovito primijeniti u aplikacijama za kontrolu snage kao što je prethodno raspravljeno u gornjem članku.

Kako se generira fiksni ciklus od 50%, iz kruga IC 555

Sljedeća slika prikazuje jednostavnu konfiguraciju koja će vam pružiti PWM s fiksnim 50% radnog ciklusa na svom pinu # 3. Ideja je predstavljena u jednom od listova podataka IC 555, a ovaj dizajn izgleda vrlo zanimljivo i korisno za aplikacije kojima je potreban jednostavan i brz stupanj generatora s fiksnim radnim ciklusom od 50%.