Jednoduchý PWM regulátor na NE555

Väčšina sovietskych a zahraničných rádioamatérov dobre pozná analógový integrovaný časovač SE555/NE555 (KR1006), ktorý vyrába Signetics Corporation už od roku 1971. Je ťažké vymenovať, na aké účely sa tento lacný, ale multifunkčný mikroobvod nepoužíval počas takmer pol storočia svojej existencie. Avšak aj napriek rýchlemu rozvoju elektronického priemyslu v posledných rokoch je stále populárny a vyrába sa vo významných objemoch.
Jednoduchý obvod automobilového regulátora PWM ponúkaný spoločnosťou Jericho Uno nie je profesionálny, plne odladený dizajn, ktorý sa vyznačuje bezpečnosťou a spoľahlivosťou. Toto je len malý lacný experiment, zostavený s použitím dostupných rozpočtových dielov a úplne spĺňajúci minimálne požiadavky. Preto jeho vývojár nepreberá zodpovednosť za nič, čo sa môže stať s vaším zariadením pri prevádzke simulovaného obvodu.

Obvod regulátora NE555 PWM

Na vytvorenie zariadenia PWM budete potrebovať:

• elektrická spájkovačka;
  
• čip NE555;
  
• variabilný odpor 100 kOhm;
  
• odpory 47 Ohm a 1 kOhm 0,5 W každý;
  
• 0,1 µF kondenzátor;
  
• dve diódy 1N4148 (KD522B).

Postupná montáž analógového obvodu

Začneme zostavovať obvod inštaláciou prepojok na mikroobvod. Pomocou spájkovačky navzájom uzavrieme nasledujúce kontakty časovača: 2 a 6, 4 a 8.

Ďalej, vedené smerom pohybu elektrónov, spájame „ramená“ diódového mostíka s premenlivým odporom (prúd toku v jednom smere). Hodnoty diód boli vybrané z dostupných, lacných. Môžete ich nahradiť akýmikoľvek inými - to nebude mať prakticky žiadny vplyv na prevádzku okruhu.

Aby sa predišlo skratom a vyhoreniu mikroobvodu pri odskrutkovaní premenlivého odporu do krajnej polohy, nastavíme bočný odpor napájacieho zdroja na 1 kOhm (kolíky 7-8).

Keďže NE555 funguje ako generátor píly, na získanie obvodu s danou frekvenciou, trvaním impulzu a pauzou zostáva len vybrať odpor a kondenzátor. Nepočuteľných 18 kHz nám dá 4,7 nF kondenzátor, no taká malá hodnota kapacity spôsobí vyosenie ramien pri prevádzke mikroobvodu. Optimálnu hodnotu nastavíme na 0,1 µF (kontakty 1-2).

Môžete sa vyhnúť nepríjemnému „škrípaniu“ obvodu a vytiahnuť výstup na vysokú úroveň pomocou niečoho s nízkou impedanciou, napríklad odporu 47-51 Ohm.

Zostáva len pripojiť napájanie a záťaž. Obvod je určený pre vstupné napätie palubnej siete auta 12V DC, no pre názornú ukážku bude štartovať aj z 9V batérie. Pripojíme ho k vstupu mikroobvodu, pričom dodržíme polaritu (plus na nohe 8, mínus na nohe 1).

Ostáva už len vysporiadať sa so záťažou. Ako je zrejmé z grafu, keď premenný odpor znížil výstupné napätie na 6V, píla na výstupe (nohy 1-3) zostala zachovaná, to znamená, že NE555 v tomto obvode je generátor píly aj komparátor na rovnaký čas.Váš časovač pracuje v stabilnom režime a má pracovný cyklus menší ako 50 %.

Modul znesie 6-9 A jednosmernej priepustnosti, takže s minimálnymi stratami k nemu pripojíte ako LED pásik v aute, tak aj motor s nízkym výkonom, ktorý v horúčave rozženie dym a fúka na tvár. Ako to:


Alebo takto:

Princíp činnosti regulátora PWM

Obsluha PWM regulátora je pomerne jednoduchá. Časovač NE555 sleduje napätie na kapacite C. Keď je nabitý na maximum (plné nabitie), vnútorný tranzistor sa otvorí a na výstupe sa objaví logická nula. Ďalej sa vybije kapacita, čo vedie k uzavretiu tranzistora a príchodu logickej jednotky na výstup. Po úplnom vybití kapacity sa systém prepne a všetko sa opakuje. V okamihu nabíjania prúd tečie pozdĺž jednej strany a pri vybíjaní tečie iným smerom. Pomocou variabilného odporu meníme pomer odporu ramena, pričom automaticky znižujeme alebo zvyšujeme výstupné napätie. V obvode je čiastočná frekvenčná odchýlka, ktorá však nespadá do počuteľného rozsahu.

Pozrite si video fungovania regulátora PWM