Semplice convertitore DC - DC Boost utilizzando 555: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

È spesso utile in un circuito avere tensioni più elevate. O per fornire binari +ve e -ve per un amplificatore operazionale, per pilotare cicalini o persino un relè senza la necessità di una batteria aggiuntiva.

Questo è un semplice convertitore da 5 V a 12 V CC costruito utilizzando un timer 555 e un paio di transistor 2N2222. Esistono già circuiti integrati dedicati per svolgere questa funzione e lo fanno in modo molto più efficiente di questo progetto: questo progetto è divertente da sperimentare e avere un'intuizione su come funzionano questi circuiti.

Passaggio 1: funzione di base

Il circuito funziona chiudendo il transistor, mettendo effettivamente a terra l'induttore. Ciò fa sì che una grande corrente fluisca nell'induttore. Quando il transistor è aperto il campo magnetico collassa nell'induttore provocando un aumento della tensione, spesso molto superiore alla tensione della batteria. Se la tensione generata è superiore alla tensione immagazzinata nel condensatore il diodo si chiude e permette al condensatore di caricarsi.

Usando un generatore di segnale per pilotare il transistor ho scoperto che per i valori dei miei componenti (parti che ho recuperato dall'elettronica scartata) ho bisogno di una frequenza di circa 220KHz per generare 15V. Una rete di feedback controllerà quindi la frequenza per cercare di mantenere un 12V costante a vari carichi.

Passaggio 2: circuito astabile

Ci sono vari circuiti oscillatori 555 online, ma il mio l'ho costruito in questo modo.

L'uscita, pin 3, viene utilizzata per caricare e scaricare un condensatore tramite un resistore. La tensione ai capi del condensatore viene monitorata per commutare il pin di uscita.

Se si utilizza un'alimentazione a 6V è facile vedere che gli amplificatori operazionali hanno una tensione di riferimento di 2V e 4V. Entrambi gli amplificatori operazionali stanno monitorando la tensione del condensatore e quindi i pin (2 e 6) sono collegati insieme.

Se la tensione supera i 4 V, l'amplificatore operazionale superiore diventa alto. Resettando il latch, il condensatore inizia a scaricarsi fino a quando non scende al di sotto di 2 V, a quel punto l'amplificatore operazionale inferiore si alza e imposta il latch. Ancora una volta caricando il condensatore.

La traccia gialla dell'oscilloscopio mostra il condensatore in carica e scarica mentre la traccia blu mostra il pin di uscita 3 che genera un'onda quadra a 190KHz.

Passaggio 3: il ciclo di feedback

Il requisito per il circuito di retroazione è abbassare la frequenza quando la tensione di uscita diventa troppo alta e aumentare la frequenza quando la tensione diventa troppo bassa.

Il modo più semplice che mi veniva in mente per farlo era usare un transistor per scaricare la corrente durante il ciclo di carica del condensatore.

Durante questo ciclo il pin 7 DISCHARGE è attivo basso, consentendo al circuito di spurgo di sottrarre corrente al condensatore.

La tensione di base - 0,65 V è presente all'emettitore, questa tensione su un resistore R fisso manterrà una corrente costante, che deve provenire dalla corrente di carica del condensatore, rallentando il ciclo e abbassando la frequenza. Maggiore è la tensione, maggiore è la corrente scaricata dalla carica e minore è la frequenza. Che si adatta esattamente alle nostre esigenze.

Sperimenta con i valori dei componenti, ma ho selezionato 3K per il resistore di base per questo motivo:

Nel punto più basso il condensatore si trova a circa 2V. Da un'alimentazione a 5 V ciò significa che 3 V attraverso il resistore da 3 K inizieranno a caricare il condensatore con 1 mA.

Con 1V preimpostato sull'emettitore attraverso un resistore da 3K assorbirà 1/3 della corrente, o 333uA… che pensavo sarebbe stata una buona corrente di spurgo. La tensione di base proviene da un potenziometro, che forma un partitore di tensione con la tensione che vogliamo monitorare, ovvero l'uscita a 12V. Poiché il potenziometro è regolabile, il valore della resistenza dell'emettitore non è critico. Ho selezionato un potenziometro da 20K per questo.

Passaggio 4: circuito completato

Avevo a disposizione solo un diodo a montaggio superficiale che può essere visto saldato sul fondo della scheda.

Il circuito è stato testato da un'alimentazione a 5 V da un Arduino e pilota efficacemente un cicalino da 12 V, un motore CC, un relè da 12 V o una serie di diodi senza la necessità di un'alimentazione esterna a 12 V.