Hvordan generere PWM ved hjelp av IC 555 (2 metoder utforsket)

IC 555 er en ekstremt nyttig og allsidig enhet som kan brukes til å konfigurere mange nyttige kretser innen elektronikk. En veldig nyttig funksjon ved denne IC er dens evne til å generere PWM-pulser som kan dimensjoneres eller behandles i henhold til behovene til applikasjonen eller kretsen.

Hva er PWM

PWM står for pulsbreddemodulering, en prosess som involverer kontroll av pulsbredder, eller PÅ / AV-perioder eller logiske utganger som genereres fra en bestemt kilde, for eksempel en oscillatorkrets eller mikrokontroller.

I utgangspunktet brukes PWM for dimensjonering eller trimming av utgangsspenningen eller effekten til en bestemt belastning i henhold til individuelle krav eller applikasjonskrav.

Det er en digital måte å kontrollere kraften på og er mer effektiv enn analoge eller lineære metoder.
Det er mange eksempler som illustrerer effektiv bruk av PWM til å kontrollere de gitte parametrene.

Den brukes til å kontrollere hastigheten på DC-motorer, i omformere for å kontrollere RMS for utgangen AC eller for produserer modifiserte sinusutganger .

Det kan også sees i SMPS-strømforsyninger for å kontrollere utgangsspenningen til nøyaktige nivåer.
Den brukes også i LED-driverkretser for å muliggjøre at LED-dimning fungerer.

Det brukes mye i top / top-topologier for å utlede trappede eller økte spenninger uten å bruke store transformatorer.

Så i utgangspunktet kan den brukes til å skreddersy en utgangsparameter i henhold til våre egne preferanser.

Med så mange interessante applikasjonsalternativer, betyr det at metoden kan være for komplisert eller dyr å konfigurere ??

Svaret er definitivt nei. Faktisk kan det veldig enkelt implementeres ved hjelp av en enkelt IC, LM555.

Det er i utgangspunktet to metoder som IC 555 kan brukes til å generere pulsbreddemodulasjonsutgang. Den første metoden bruker bare en enkelt IC 555, og noen tilknyttede deler som en dioder, et potensiometer og en kondensator. Den andre metoden er å bruke en standard monostabil IC 555-konfigurasjon og bruke et eksternt moduleringssignal.

IC 555 PWM ved bruk av dioder

Den første metoden er den enkleste og effektive, som bruker konfigurasjonen som vist nedenfor:

Videodemonstrasjon

Arbeidet med de to viste diodene IC 555 PWM-kretsen er ganske enkelt. Det er faktisk en standard astable multivibrator design med unntak av en uavhengig PÅ / AV-periodekontroll av utgangen.

Som vi vet at PÅ-tiden til IC 555 PWM-kretsen bestemmes av tiden det tar av kondensatoren å lade på 2/3 Vcc nivå gjennom pin # 7-motstand, og OFF-tiden bestemmes av kondensatorens utladningstid under 1/3 Vcc gjennom selve pinnen # 7.

I den ovennevnte enkle PWM-kretsen kan disse to parametrene innstilles eller fikseres uavhengig av hverandre gjennom et potensiometer og gjennom et par bifurkatoriske dioder.

Venstre sidediode som har sin katode forbundet med stift nr. 7 skiller AV-tiden, mens høyre sidediode som har sin anode koblet til stift nr. 7 skiller PÅ-tiden for IC-utgangen.

Når potensiometer glidearmen er mer mot venstre diode, det fører til at utladningstiden reduseres på grunn av lavere motstand over kondensatorens utladningsbane. Dette resulterer i en økning i PÅ-tiden, og en reduksjon i AV-tiden for IC PWM.

Omvendt, når grytebryteren er mer mot høyre diode, får den PÅ-tiden til å avta på grunn av senking av motstanden til gryten på kondensatorens ladebane. Dette resulterer i en økning i OFF-perioden, og en reduksjon i ON-periodene for IC-utgangs-PWM-ene.

2) IC 555 PWM ved bruk av ekstern modulering

Den andre metoden er litt kompleks enn den ovennevnte, og krever en ekstern varierende likestrøm på pinne nr. 5 (kontrollinngang) til IC for å implementere den proporsjonalt varierende pulsbredden ved IC-utgangen.

La oss lære følgende enkle kretskonfigurasjon:

IC 555 Pinout

Diagrammet viser IC 555 koblet til i en enkel monostabil multivibratormodus. Vi vet at IC i denne modusen er i stand til å generere en positiv puls ved pinne nr. 3 som svar på hver eneste negative utløser ved pinnen nr. 2.

Pulsen ved pinne 3 opprettholder i en forutbestemt tidsperiode, avhengig av verdiene til Ra og C. Vi kan også se pinne nr. 2 og pinne nr. 5 tilordnet henholdsvis klokke- og modulasjonsinnganger.

Utgangen er hentet fra den vanlige pin nr. 3 på brikken.

I den ovennevnte enkle konfigurasjonen er IC 555 alt satt for å generere de nødvendige PWM-pulser, det krever bare en firkantbølgepuls eller en klokkeinngang på pinnen nr. 2, som bestemmer utgangsfrekvensen, og en variabel spenningsinngang på pinnen # 5 hvis amplitude eller spenningsnivå bestemmer pulsbreddens dimensjoner ved utgangen.

Pulsen en pinne nr. 2 genererer en tilsvarende vekslende trekantbølge ved pinne nr. 6/7 av IC, hvis bredde bestemmes av RA- og C-timingkomponentene.

Denne trekantbølgen sammenlignes med det øyeblikkelige målet for spenning på pin 5 for dimensinering av PWM-pulser ved pin 3-utgang.

Med enkle ord trenger vi bare å levere et pulstog på pinne nr. 2 og en varierende spenning på pinne nr. 5 for å oppnå de nødvendige PWM-pulser på pinne nr. 3 på IC.

Amplituden til spenningen ved pinne nr. 5 vil være direkte ansvarlig for å gjøre utgangs-PWM-pulser sterkere eller svakere, eller bare tykkere eller tynnere.

Modulasjonsspenningen kan være et signal med veldig lav strøm, men det vil gi de tiltenkte resultatene.

Anta for eksempel at vi bruker en 50 Hz firkantbølge ved pinne nr. 2 og en konstant 12 V på pinne nr. 5, resultatet ved utgangen vil vise PWM med en RMS på 12 V og frekvensen på 50 Hz.

For å redusere RMS, trenger vi bare å senke spenningen ved pin 5. Hvis vi varierer det, blir resultatet en varierende PWM med varierende RMS-verdier.

Hvis denne varierende RMS blir brukt på et mosfet-drivertrinn ved utgangen, vil enhver belastning som støttes av mosfet også svare med tilsvarende varierende høye og lave resultater.

Hvis en motor er koblet til mosfet, vil den svare med varierende hastigheter, en lampe med varierende lysintensitet mens en inverter med modifiserte sinusbølgeekvivalenter.

Utgangsbølgeformen

Ovenstående diskusjon kan sees og bekreftes fra den gitte bølgeformillustrasjonen nedenfor:

Den øverste bølgeformen representerer modulasjonsspenningen ved stift nr. 5, buen i bølgeformen representerer den stigende spenningen og omvendt.

Den andre bølgeformen representerer den jevne klokkepulsen påført pinne nr. 2. Det er bare for å gjøre det mulig for IC å bytte med en viss frekvens, uten hvilken IC ikke vil kunne fungere som en PWM-generatorenhet.

Den tredje bølgeformen viser den faktiske PWM-generasjonen ved pin # 3, vi kan se at pulsenes bredde er direkte proporsjonal med toppmodulasjonssignalet.

Pulsbredden som tilsvarer 'buen' kan sees på som mye bredere og tett plassert, noe som proporsjonalt blir tynnere og sparsommelig med fallet i modulasjonsspenningsnivået.

Ovennevnte konsept kan brukes veldig enkelt og effektivt i strømstyringsapplikasjoner som diskutert tidligere i artikkelen ovenfor.

Hvordan generere en fast 50% driftssyklus fra en IC 555-krets

Følgende figur viser en enkel konfigurasjon som vil gi deg en fast 50% driftssyklus PWMs over pin # 3. Ideen ble presentert i et av IC 555-databladene, og denne designen ser veldig interessant og nyttig ut for applikasjoner som trenger et enkelt og raskt 50% trinn med generell driftssyklusgenerator.