Většina analogových elektronických obvodů vyžaduje pro správné vyvážené fungování dvojité napájecí lišty; to je obzvláště důležité, pokud navrhujeme obvody operačního zesilovače. Záporné napájecí napětí je vyžadováno také v digitálních systémech, jako jsou A / D převodníky, operační zesilovače a komparátory. Ve všech těchto případech bude aktuální požadavek nízký, ale generování takového napájení -5V je obvykle drahé a neefektivní, pokud použijeme velké množství diskrétních komponent a komponent integrovaného obvodu. V tomto tutoriálu se tedy naučíme, jak vytvořit jednoduchý nízkonapěťový duální 5V napájecí obvod, který lze napájet z našich USB portů. Podobně jsme již dříve postavili + 12V a -12V Dual Power Supply Circuit.
Ačkoli existuje mnoho metod rozdělení jediného napětí, jejich virtuální zemní potenciál nebude konstantní. Pokud použijeme dvě baterie k získání napětí s dvojitou polaritou, v jednu chvíli se jedna baterie vybije rychleji než druhá a bude obtížné udržovat vyvážené napětí s dvojitou polaritou. Pokud použijete odporový dělič potenciálu, část energie se rozptýlí, protože teplo a rozdělené napětí nejsou stabilní. K překonání těchto problémů použijeme IC převodník napětí CMOS ICL7660 od společnosti Renesas.
ICL7660
ICL7660 a ICL7660A jsou monolitické převodníky napětí nabíjecího čerpadla CMOS, které převádějí rozsahy vstupního napětí + 1,5 V až + 10,0 V na rozsahy výstupního napětí -1,5 V až -10,0 V.
ICL7660 a ICL7660A obsahují všechny obvody potřebné k dokončení záporného měniče napětí, kromě dvou externích kondenzátorů. Fungování zařízení lze nejlépe pochopit z níže uvedené ideální teorie převodníku napětí.
Během první poloviny cyklu jsou spínače S1 a S3 sepnuty (Poznámka: spínače S2 a S4 jsou během této poloviny cyklu rozpojeny). Kondenzátor C1 je nabit na napětí V +. Během druhé poloviny provozního cyklu jsou spínače S2 a S4 sepnuty (Poznámka: Během této poloviny cyklu jsou spínače S1 a S3 rozpojeny). Napětí na kondenzátoru C1 se negativně posune o V + volty. Poplatek je poté přenesen z C1 do C2 za předpokladu ideálních přepínačů a bez zátěže na C2. Invertované napětí V + je tedy k dispozici na C2. Provoz ICL7660 a ICL7660A je podobný tomuto ideálnímu provozu převodníku napětí.
Tipy pro použití ICL7660:
- Kondenzátor C2 by měl být umístěn poblíž IC2, aby se zabránilo zablokování zařízení. Nedávejte více než 10 V pro ICL7660, 12V pro ICL7660A.
- Nepřipojujte svorku NN k UZEMNĚNÍ pro napájecí napětí vyšší než 3,5 V.
- Při použití polarizovaných kondenzátorů musí být svorka '+' C1 připojena ke kolíku 2 ICL7660 a ICL7660A a '+' svorka C2 musí být připojena k UZEMNĚNÍ.
- Pro nejlepší výkon použijte místo kondenzátorů C1 a C2 kondenzátory ESR s nízkou hodnotou.
- K napájecímu zdroji lze připojit vyrovnávací kondenzátor, pokud je vzdálenost vodiče mezi USB a obvodem velká.
- Výstupní proud tohoto obvodu je omezen na 40 mA. Pro aktuální požadavek do 100 mA lze místo U1 použít IC MAX660.
5V napájecí obvod a práce:
Kompletní schéma zapojení napájecího zdroje ± 5 V pomocí ICL760 je uvedeno níže. Vstupní napětí + 5 V lze získat z libovolného USB portu notebooku / počítače nebo nabíječky / adaptéru.
Obvod je postaven kolem ICL7660 (U1) spolu se dvěma kondenzátory (C1 a C2). 5V výstup z USB je dán kolíku 8 U1. IC U1 a kondenzátory (C1 a C2) tvoří sekci měniče napětí, která převádí + 5V na -5V. Převedené napájení -5V je k dispozici na pinu 5 U1. Na konektoru J2 je tedy k dispozici duální napájení 5 V.
Před vytvořením na hardwaru jsme simulovali obvod v Proteusu:
Testování duálního (±) 5V USB napájecího obvodu:
Sestavte obvod na desce plošných spojů / prkénku podle výše uvedeného schématu zapojení. Umístěte kondenzátor C2 co nejblíže k IC U1. Pokud je obvod pájen na desce plošných spojů, měl by být IC připevněn správnou základnou IC. Jakmile je 5V napájecí obvod postaven, měl by vypadat nějak takto
Chcete-li obvod otestovat, připojte USB k notebooku nebo napájecí bance nebo libovolnému USB, které obvod napájí. Zkontrolujte výstupní napětí na J2 pomocí multimetru s ohledem na zem. Ve zkušebním videu uvedeném níže je multimetr připojen ke kladné liště, když ukazuje 4,9 V. Poté je multimetr připojen k výstupu IC (tj. Pin 5 ICL7660), poté ukazuje -4,7V.
Níže je uvedena simulace
Doufám, že jste obvodu porozuměli a naučili se, jak pomocí ICL7660 IC vybudovat duální napájecí obvod. Pokud máte nějaké dotazy, nechte je v sekci komentářů nebo použijte naše fóra pro další technické dotazy. Zkontrolujte také další obvody napájecího zdroje, které zahrnují různé obvody, jako je obvod převodníku zesílení, obvod převodníku buck, obvod variabilního napájení, obvod SMPS, obvod napájecí banky atd.