Enkel DC - DC Boost -omvandlare med 555: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Det är ofta användbart i en krets att ha högre spänningar. Antingen för att tillhandahålla +ve och -ve -skenor för en op -amp, för att driva summer eller till och med ett relä utan att behöva ett extra batteri.

Detta är en enkel 5V till 12V DC -omvandlare byggd med en 555 -timer och ett par 2N2222 -transistorer. Dedikerade IC finns redan för att utföra denna funktion och de gör så mycket mer effektivt än den här designen - det här projektet är roligt att experimentera med och har en intuition för hur dessa kretsar fungerar.

Steg 1: Grundläggande funktion

Kretsen fungerar genom att stänga transistorn och effektivt jorda induktorn. Detta får en stor ström att strömma in i induktorn. När transistorn är öppen kollapsar magnetfältet i induktorn vilket gör att spänningen stiger, ofta mycket högre än batterispänningen. Om den genererade spänningen är högre än spänningen som lagras i kondensatorn stängs dioden och låter kondensatorn ladda.

Med hjälp av en signalgenerator för att driva transistorn fann jag att för mina komponentvärden (delar som jag räddade från kasserad elektronik) behöver jag en frekvens på cirka 220KHz för att generera 15V. Ett återkopplingsnätverk kommer sedan att styra frekvensen för att försöka hålla en stadig 12V vid olika belastningar.

Steg 2: Astable Circuit

Det finns olika 555 oscillatorkretsar online, men jag byggde min på det här sättet.

Utgången, stift 3, används för att ladda och ladda ur en kondensator via ett motstånd. Spänningen över kondensatorn övervakas för att växla utgångsstiften.

Om du använder en 6V-strömförsörjning är det lätt att se att förstärkarna har en 2V och en 4V referensspänning. Båda op-förstärkarna övervakar kondensatorns spänning och därmed kopplas stiften (2 och 6) ihop.

Om spänningen stiger över 4V blir den övre förstärkaren hög Återställ spärren, kondensatorn börjar urladdas tills den faller under 2V, då kommer den nedre op-amparen att gå högt och ställa in spärren. Återigen laddar kondensatorn.

Det gula omfånget visar kondensatorn laddning och urladdning medan det blå spåret visar utgångsstift 3 som genererar en fyrkantig våg vid 190KHz.

Steg 3: Feedback Loop

Kravet för återkopplingsslingan är att sänka frekvensen när utspänningen blir för hög och att höja frekvensen när spänningen blir för låg.

Det enklaste sättet jag kunde tänka mig att göra detta var genom att använda en transistor för att blåsa bort ström under kondensatorns laddningscykel.

Under denna cykel är utmatningsstiftet 7 aktivt lågt, vilket gör att avluftningskretsen kan stjäla ström från kondensatorn.

Basspänningen - 0,65V är närvarande vid sändaren, denna spänning över ett fast R -motstånd kommer att bibehålla en konstant ström, som måste komma från kondensatorns laddningsström, sakta ner cykeln och sänka frekvensen. Ju högre spänning, desto mer ström tappas bort från laddning och ju lägre frekvens. Vilket exakt passar våra krav.

Experimentera med komponentvärden, men jag valde 3K för basmotståndet av denna anledning:

Vid den lägsta punkten sitter kondensatorn på ungefär 2V. Från en 5V -strömförsörjning betyder detta att 3V över 3K -motståndet börjar ladda kondensatorn med 1mA.

Med 1V förinställt vid sändaren över ett 3K -motstånd drar 1/3 av strömmen, eller 333uA … vilket jag trodde skulle vara en bra blödningsström. Basspänningen kommer från en potentiometer och bildar en spänningsdelare med den spänning vi vill övervaka, dvs 12V -utgången. Eftersom potentiometern är justerbar är emittermotståndets värde inte kritiskt. Jag valde en 20K potentiometer för detta.

Steg 4: Slutförd krets

Jag hade bara en ytmonterad diod tillgänglig som kan ses lodad till botten av brädet.

Kretsen testades från en 5V -matning från en Arduino och driver effektivt en 12V -summer, likströmsmotor, 12V -relä eller en serie dioder utan behov av en extern 12V -matning.