Для правильної збалансованої роботи більшості аналогових електронних схем потрібні подвійні напрямні живлення; це стає особливо критичним, якщо ми розробляємо схеми операційних підсилювачів. Негативна напруга живлення також потрібна в цифрових системах, таких як АЦП, операційні підсилювачі та компаратори. У всіх цих випадках поточна потреба буде низькою, але генерування такого джерела живлення -5 В зазвичай є дорогим та неефективним, якщо ми використовуємо велику кількість дискретних компонентів та інтегральних мікросхем. Отже, у цьому підручнику ми дізнаємося, як створити простий подвійний ланцюг живлення на 5 В, який можна живити від наших USB-портів. Подібним чином ми раніше побудували подвійний ланцюг живлення + 12 В і -12 В.
Хоча існує багато методів розділення однієї напруги, їх віртуальний потенціал землі не буде постійним. Якщо ми використовуємо дві батареї для отримання напруги подвійної полярності, з часом одна батарея розрядиться швидше, ніж інша, і стає важко підтримувати збалансовану напругу подвійної полярності. Якщо ви використовуєте резисторний дільник потенціалу, деяка потужність розсіюється, оскільки тепло і роздільна напруга не стабільні. Для подолання цих проблем ми будемо використовувати мікросхему перетворювача напруги CMOS під назвою ICL7660 від Renesas.
ICL7660
ICL7660 та ICL7660A є монолітними перетворювачами напруги зарядного насоса CMOS, які перетворюють діапазон вхідної напруги від + 1,5 В до + 10,0 В до діапазону вихідної напруги від -1,5 В до -10,0 В.
ICL7660 та ICL7660A містять усі необхідні схеми для комплектації перетворювача негативної напруги, за винятком двох зовнішніх конденсаторів. Роботу пристрою можна найкраще зрозуміти за допомогою теорії ідеального перетворювача напруги, наведеної нижче.
Під час першого напівцикла перемикачі S1 і S3 закриваються (Примітка: Вимикачі S2 і S4 відкриті протягом цього напівперіоду). Конденсатор С1 заряджений до напруги V +. Під час другого напівцикла роботи перемикачі S2 і S4 закриті (Примітка: Вимикачі S1 і S3 відкриті протягом цього напівперіоду). Напруга на конденсаторі C1 негативно зміщується на V + вольт. Потім заряд передається з C1 на C2, припускаючи ідеальні перемикачі та відсутність навантаження на C2. Таким чином, інвертована напруга V + доступна для С2. Робота ICL7660 та ICL7660A схожа на цю ідеальну роботу перетворювача напруги.
Поради щодо застосування ICL7660:
- Конденсатор С2 слід розмістити поруч із IC2, щоб запобігти фіксації пристрою. Не дайте більше 10 В для ICL7660, 12 В для ICL7660A.
- Не підключайте висновок низької напруги до GROUND для напруг живлення більше 3,5 В.
- При використанні поляризованих конденсаторів, термінал '+' C1 повинен бути підключений до виводу 2 ICL7660 і ICL7660A, а термінал '+' C2 повинен бути підключений до GROUND.
- Для кращої продуктивності використовуйте конденсатори ESR низького значення замість C1 і C2.
- Буферний конденсатор можна підключити до вхідного джерела живлення, якщо відстань дроту між USB і ланцюгом велика.
- Вихідний струм цієї схеми обмежений 40 мА. Для поточних вимог до 100 мА замість U1 можна використовувати IC MAX660.
Схема живлення та робота 5v:
Повна схема схеми живлення ± 5 В із використанням ICL760 наведена нижче. Вхідну напругу + 5 В можна отримати з будь-якого USB-порту ноутбука / комп'ютера або зарядного пристрою / адаптера.
Схема побудована приблизно навколо ICL7660 (U1) разом з двома конденсаторами (C1 і C2). Вихід 5 В з USB передається на висновок 8 U1. Мікросхема U1 та конденсатори (C1 та C2) утворюють секцію інвертора напруги, яка перетворює + 5В на -5В. Перетворена напруга -5 В доступна на виводі 5 U1. Таким чином, подвійне живлення 5 В доступне на роз'ємі J2.
Ми змоделювали схему в Proteus, перш ніж будувати її на апаратному забезпеченні:
Тестування подвійного (±) 5В USB-ланцюга живлення:
Зберіть схему на друкованій платі / макеті відповідно до схеми, показаної вище. Помістіть конденсатор C2 якомога ближче до мікросхеми U1. Схема повинна бути закріплена належним чином, якщо схема припаяна на друкованій платі. Після побудови схеми живлення на 5 В вона повинна виглядати приблизно так
Щоб перевірити схему, підключіть USB до ноутбука або банку живлення або будь-який USB для живлення схеми. Перевірте вихідну напругу на J2 за допомогою мультиметра з посиланням на землю. У наведеному нижче тестовому відео мультиметр підключений до позитивної шини, коли він показує 4,9 В. Потім мультиметр підключається до виходу ІС (тобто висновку 5 ICL7660), тоді він показує -4,7 В.
Нижче наведено моделювання
Сподіваюся, ви зрозуміли схему та навчилися будувати подвійну схему живлення за допомогою ICL7660 IC. Якщо у вас виникли запитання, залиште їх у розділі коментарів або скористайтеся нашими форумами для отримання додаткових технічних питань. Також перевірте інші ланцюги живлення, які включають різні схеми, такі як схема перетворювача підсилення, ланцюг перетворювача, перемінний ланцюг живлення, схема SMPS, схема банку живлення тощо.