- Apa itu Rangkaian Pompa Pengisian?
- Mengisi Sirkuit Booster Pompa
- Mengisi Inverter Pompa
- Komponen Diperlukan
- Diagram skematik
- Perhitungan
- Pengaturan Tes untuk Sirkuit Pompa Pengisian Positif dan Negatif
- Peningkatan Lebih Lanjut
- Aplikasi
Dalam artikel sebelumnya, saya telah menunjukkan kepada Anda bagaimana Anda dapat membangun rangkaian konverter tegangan kapasitor sakelar Anda sendiri menggunakan IC LMC7660 standar industri klasik. Tetapi seringkali ada situasi ketika Anda tidak memiliki IC khusus yang tersedia atau biaya IC tambahan merusak harmoni BOM Anda. Dan di sinilah IC timer 555 tercinta kita datang untuk menyelamatkan. Itulah sebabnya untuk mengurangi kesulitan dalam menemukan chip tertentu untuk aplikasi tertentu dan juga mengurangi biaya BOM; kita akan menggunakan 555 timer tercinta untuk membangun, mendemonstrasikan dan menguji rangkaian pompa muatan positif dan negatif dengan IC timer 555.
Apa itu Rangkaian Pompa Pengisian?
Pompa pengisian adalah jenis rangkaian yang terbuat dari dioda dan kapasitor dengan cara mengkonfigurasi dioda dan kapasitor dalam konfigurasi tertentu untuk mendapatkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dari tegangan masukan atau lebih rendah dari tegangan masukan. Dengan lebih rendah, maksud saya mengatakan tegangan negatif sehubungan dengan ground. Juga, seperti setiap rangkaian, rangkaian ini memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan yang akan kita bahas nanti di artikel.
Untuk mengetahui cara kerja rangkaian, kita perlu melihat terlebih dahulu skema dari keduanya yaitu rangkaian charge pump booster dan charge pump inverter.
Mengisi Sirkuit Booster Pompa
Untuk memahami rangkaian dengan lebih baik, anggap saja kita menggunakan dioda dan kapasitor ideal untuk membangun rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar-1. Juga, kami mengasumsikan bahwa rangkaian mencapai kondisi mapan dan kapasitor terisi penuh. Selain itu, kami tidak memiliki beban yang terhubung ke rangkaian ini dengan kondisi ini mengingat prinsip kerja dijelaskan di bawah ini.
Dengan bantuan Gambar 1 dan Gambar 2, Kami akan menjelaskan cara kerja rangkaian pompa muatan.
Sekarang mari kita asumsikan bahwa kita telah menghubungkan sinyal PWM dari generator sinyal dan sinyal tersebut berosilasi dalam 0-5V.
Ketika sinyal input PWM di lokasi-0 dalam keadaan 0V, Tegangan di lokasi-1 adalah + 5V atau VCC. Jadi, itulah mengapa kapasitor terisi hingga + 5V atau VCC. Dan pada siklus berikutnya, ketika sinyal PWM beralih dari 0V ke 5V, tegangan di lokasi 1 sekarang + 10V. Jika Anda mengamati Gambar 1. & Gambar 2. Anda dapat mengamati mengapa tegangan menjadi dua kali lipat.
Ini berlipat ganda karena referensi pada terminal kapasitor diayak dan karena arus tidak dapat mengalir ke arah sebaliknya melalui dioda karena aksi dioda, jadi, di lokasi 1 kita berakhir dengan gelombang persegi bergeser yang berada di atas tegangan bias atau tegangan input. Sekarang, Anda dapat memahami efek pada Gambar 2, lokasi 1 bentuk gelombang.
Setelah itu, sinyal diumpankan ke rangkaian penyearah dioda tunggal klasik untuk menghaluskan gelombang persegi dan mendapatkan tegangan DC + 10V pada output.
Pada tahap berikutnya di Lokasi 2, tegangan + 10V, Anda dapat memverifikasi bahwa dari Gambar 1. Sekarang di siklus berikutnya, fenomena yang sama terjadi lagi kita berakhir dengan output + 15V di lokasi 4 setelah perbaikan akhir dilakukan dengan dioda dan kapasitor.
Ini adalah cara kerja sirkuit pendorong pompa muatan .
Selanjutnya, kita akan melihat cara kerja inverter pompa muatan atau pompa muatan negatif.
Mengisi Inverter Pompa
Pompa muatan tegangan negatif agak rumit untuk dijelaskan, tetapi harap tetap bersama saya dan saya akan menjelaskan cara kerjanya.
Pada siklus pertama di lokasi-0 dari Gambar-3, sinyal input 0V dan tidak ada yang terjadi tetapi segera setelah sinyal PWM mencapai 5V di lokasi-0, kapasitor mulai mengisi daya melalui dioda D1 dan segera akan memiliki 5V di lokasi-1. Dan sekarang kita memiliki dioda yang dalam kondisi bias maju sehingga tegangan akan menjadi 0V di lokasi-1 hampir seketika. Sekarang ketika sinyal input PWM turun lagi tegangan di lokasi-1 adalah 0V. Pada saat ini sinyal PWM akan mengurangi nilainya dan kita akan mendapatkan -5V di lokasi 1.
Dan sekarang penyearah dioda tunggal klasik akan melakukan tugasnya dan mengubah sinyal berdenyut menjadi sinyal DC yang halus dan menyimpan tegangan pada kapasitor C2.
Pada tahap berikutnya dari rangkaian yaitu lokasi-3 dan lokasi-4, fenomena yang sama akan terjadi secara bersamaan dan kita akan mendapatkan -10V DC yang stabil pada keluaran rangkaian.
Dan inilah cara kerja rangkaian pompa muatan negatif.
Catatan! Harap dicatat bahwa saya tidak menyebutkan lokasi 2 pada titik ini karena seperti yang Anda lihat dari rangkaian di lokasi 2 tegangannya akan -5V.
Komponen Diperlukan
- IC Timer NE555 - 2
- IC Regulator Tegangan LM7805 - 1
- Kapasitor 0,1 uF - 4
- Kapasitor 0,01uF - 2
- Kapasitor 4.7uF - 8
- 1N5819 Dioda Schottky - 8
- Resistor 680 Ohm - 2
- Resistor 330 Ohm - 2
- Catu Daya 12V DC - 1
- Kawat Pengukur Tunggal Generik - 18
- Breadboard Generik - 1
Diagram skematik
Sirkuit untuk Charge Pump Booster:
Sirkuit untuk Charge Pump Inverter:
Untuk demonstrasi, sirkuit dibangun di atas papan tempat memotong roti tanpa solder dengan bantuan skema. Semua komponen ditempatkan sedekat dan serapi mungkin untuk mengurangi kebisingan dan riak yang tidak diinginkan.
Perhitungan
Frekuensi PWM dan siklus kerja IC timer 555 perlu dihitung jadi, saya telah melanjutkan dan menghitung frekuensi dan siklus kerja dari timer 555 dengan bantuan alat Kalkulator Sirkuit Astabil 555 Timer ini.
Untuk rangkaian praktis, saya telah menggunakan frekuensi yang cukup tinggi yaitu 10 kHz untuk mengurangi riak pada rangkaian. Di bawah ini adalah perhitungannya
Pengaturan Tes untuk Sirkuit Pompa Pengisian Positif dan Negatif
Untuk menguji sirkuit, alat dan pengaturan berikut digunakan,
- Catu Daya Mode Sakelar 12V (SMPS)
- Meco 108B + Multimeter
- Meco 450B + Multimeter
- Osiloskop USB PC Hantech 600BE
Untuk membangun sirkuit 1% resistor Film Logam digunakan dan toleransi kapasitor tidak dipertimbangkan. Suhu ruangan adalah 30 derajat Celcius selama pengujian.
Di sini tegangan input adalah 5V, saya telah menghubungkan suplai 12V saya ke regulator tegangan 5V 7805. Jadi sistem total didukung oleh + 5V DC.
Gambar di atas menunjukkan bahwa frekuensi IC timer 555 adalah 8KHz, hal ini dikarenakan faktor toleransi dari resistor dan kapasitor.
Dari dua gambar di atas, Anda dapat menghitung siklus kerja rangkaian yang ternyata 63%. Saya sudah mengukurnya sebelumnya jadi saya tidak akan menghitungnya lagi.
Selanjutnya pada gambar di atas, dapat dilihat bahwa tegangan keluaran turun sedikit baik untuk pengganda tegangan dan rangkaian inverter tegangan karena saya telah menghubungkan beban sebesar 9.1K.
Aliran arus melalui resistor 9.1K dapat dengan mudah dihitung dengan hukum ohm yang ternyata 1,21mA untuk rangkaian pengganda tegangan dan rangkaian inverter tegangan, ternyata 0,64mA.
Sekarang hanya untuk bersenang-senang, mari kita lihat apa yang terjadi jika kita menghubungkan resistor 1K sebagai beban. Dan Anda dapat melihat rangkaian pengganda tegangan di mana ia tidak dalam keadaan untuk digunakan untuk menyalakan apa pun.
Dan riak di terminal keluaran sangat fenomenal. dan itu pasti akan merusak hari Anda jika Anda mencoba memberi daya apa pun dengan catu daya semacam ini.
Untuk klarifikasi, berikut adalah beberapa bidikan closeup sirkuit.
Peningkatan Lebih Lanjut
- Sirkuit ini dapat dimodifikasi lebih lanjut untuk memenuhi kebutuhan spesifik untuk aplikasi tertentu.
- Untuk menghasilkan hasil yang lebih baik, rangkaian dapat dibangun menjadi perf-board atau PCB.
- Potensiometer dapat ditambahkan untuk lebih meningkatkan frekuensi keluaran sirkuit 555
- Riak dapat dikurangi dengan menggunakan kapasitor bernilai lebih tinggi atau hanya dengan menggunakan sinyal PWM frekuensi yang lebih tinggi.
- LDO dapat ditambahkan ke keluaran rangkaian untuk mendapatkan tegangan keluaran yang relatif konstan.
Aplikasi
Sirkuit ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti:
- Anda dapat menggerakkan Op-Amp dengan sirkuit ini
- LCD juga dapat digerakkan dengan bantuan sirkuit ini.
- Dengan bantuan rangkaian inverter tegangan Op-Amps dengan supply polaritas ganda.
- Anda juga dapat menggerakkan sirkuit preamplifier yang membutuhkan suplai + 12V untuk mencapai kondisi pengoperasian.
Saya harap Anda menyukai artikel ini dan mempelajari sesuatu yang baru darinya. Jika Anda ragu, Anda dapat bertanya di komentar di bawah atau dapat menggunakan forum kami untuk diskusi terperinci.