De meeste analoge elektronische circuits hebben dubbele voedingsrails nodig voor een goede gebalanceerde werking; dit wordt vooral kritiek als we operationele versterkercircuits ontwerpen. Negatieve voedingsspanning is ook vereist in digitale systemen zoals A / D-omvormers, opamps en comparatoren. In al deze gevallen zal de stroombehoefte laag zijn, maar het genereren van zo'n -5V-voeding is meestal duur en inefficiënt als we een groot aantal discrete en geïntegreerde circuitcomponenten gebruiken. Dus in deze tutorial zullen we leren hoe we een eenvoudig dubbel 5V-voedingscircuit met lage stroomsterkte kunnen bouwen dat kan worden gevoed via onze USB-poorten. Evenzo hebben we eerder een + 12V en -12V dubbel voedingscircuit gebouwd.
Hoewel er veel methoden zijn om een enkele spanning te splitsen, zal hun virtuele aardpotentiaal niet constant zijn. Als we twee batterijen gebruiken om een spanning met dubbele polariteit te verkrijgen, zal de ene batterij na verloop van tijd sneller leeglopen dan de andere en wordt het moeilijk om een gebalanceerde spanning met dubbele polariteit te behouden. Als u een weerstandspotentiaalverdeler gebruikt, wordt er wat vermogen gedissipeerd omdat de warmte en de gesplitste spanning niet stabiel zijn. Om deze problemen op te lossen, zullen we een CMOS- spanningsomvormer-IC gebruiken genaamd ICL7660 van Renesas.
ICL7660
De ICL7660 en ICL7660A zijn monolithische CMOS-ladingspompspanningsomzetters die het ingangsspanningsbereik van + 1,5 V tot + 10,0 V omzetten in het uitgangsspanningsbereik van -1,5 V tot -10,0 V.
De ICL7660 en ICL7660A bevatten alle benodigde circuits om een negatieve spanningsomvormer te maken, behalve de twee externe condensatoren. De werking van het apparaat kan het best worden begrepen door de ideale spanningsomzettertheorie die hieronder wordt gegeven.
Tijdens de eerste halve cyclus zijn de schakelaars S1 en S3 gesloten (Opmerking: de schakelaars S2 en S4 zijn tijdens deze halve cyclus open). De condensator C1 wordt opgeladen tot een spanning V +. Tijdens de tweede halve werkingscyclus zijn schakelaars S2 en S4 gesloten (Opmerking: schakelaars S1 en S3 zijn open tijdens deze halve cyclus). De spanning op de condensator C1 verschuift negatief met V + volt. De lading wordt dan overgedragen van C1 naar C2, uitgaande van ideale schakelaars en geen belasting van C2. De omgekeerde V + spanning is dus beschikbaar over C2. De werking van de ICL7660 en ICL7660A is vergelijkbaar met deze ideale werking van de spanningsomvormer.
ICL7660-toepassingstips:
- De condensator C2 moet in de buurt van IC2 worden geplaatst om te voorkomen dat het apparaat vastklikt. Geef niet meer dan 10V voor ICL7660, 12V voor ICL7660A.
- Sluit de LV-aansluiting niet aan op AARDE voor voedingsspanningen van meer dan 3,5 V.
- Bij gebruik van gepolariseerde condensatoren, moet de '+' aansluiting van C1 worden aangesloten op pin 2 van de ICL7660 en ICL7660A en de '+' aansluiting van C2 moet worden aangesloten op GROUND.
- Gebruik voor de beste prestaties lage ESR-condensatoren in plaats van C1 en C2.
- Een buffercondensator kan over de ingangsvoeding worden aangesloten als de afstand van de draad tussen de USB en het circuit lang is.
- De uitgangsstroom van dit circuit is beperkt tot 40mA. Voor stroomvereisten tot 100mA kan de IC MAX660 worden gebruikt in plaats van U1.
5v voedingscircuit en werkend:
Het complete schakelschema van de ± 5v-voeding met ICL760 wordt hieronder weergegeven. De ingangsspanning van + 5V kan worden verkregen via elke USB-poort van laptop / computer of een oplader / adapter.
Het circuit is gebouwd rond ICL7660 (U1) samen met twee condensatoren (C1 en C2). De 5V-uitvoer van USB wordt gegeven aan pin 8 van U1. Het IC U1 en de condensatoren (C1 en C2) vormen het spanningsomvormergedeelte dat + 5V omzet naar -5V. De geconverteerde -5V-voeding is beschikbaar op pin 5 van U1. Zo is de dubbele voeding 5V beschikbaar op de connector J2.
We hebben het circuit in Proteus gesimuleerd voordat we het op hardware bouwden:
Dubbel (±) 5V USB-voedingscircuit testen:
Monteer het circuit op de PCB / breadboard volgens het bovenstaande schakelschema. Plaats de condensator C2 zo dicht mogelijk bij de IC U1. De IC moet worden bevestigd met de juiste IC-basis als het circuit op PCB is gesoldeerd. Zodra het 5v-voedingscircuit is gebouwd, zou het er ongeveer zo uit moeten zien
Om het circuit te testen, sluit u de USB aan op een laptop of powerbank of een andere USB om het circuit van stroom te voorzien. Controleer de uitgangsspanning op J2 met behulp van een multimeter met verwijzing naar aarde. Bij het testen video hieronder, is de multimeter verbonden met de positieve rail tijdens het draaien wanneer 4.9V. Vervolgens wordt de multimeter aangesloten op de uitgang van de IC (dwz pin 5 van ICL7660), dan geeft hij -4,7V aan.
Hieronder ziet u de simulatie
Ik hoop dat je het circuit hebt begrepen en hebt geleerd hoe je een dubbel voedingscircuit kunt bouwen met behulp van de ICL7660 IC. Als je vragen hebt, laat ze dan achter in het commentaargedeelte of gebruik onze forums voor meer technische vragen. Controleer ook andere voedingscircuits, waaronder verschillende circuits zoals boost-convertercircuit, buck-convertercircuit, variabel voedingscircuit, SMPS-circuit, Powerbank-circuit enz.