सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज पंप सर्किट

पिछले लेख में, मैंने आपको दिखाया है कि आप क्लासिक उद्योग-मानक LMC768 आईसी का उपयोग करके अपने स्वयं के स्विच्ड कैपेसिटर वोल्टेज कनवर्टर सर्किट का निर्माण कैसे कर सकते हैं । लेकिन अक्सर ऐसी स्थितियां होती हैं जब आपके पास एक विशिष्ट आईसी उपलब्ध नहीं होता है या एक अतिरिक्त आईसी की लागत आपके एनओएम के सद्भाव को बर्बाद कर रही है। और यह वह जगह है जहां हमारा प्रिय 555 टाइमर आईसी बचाव के लिए आता है। यही कारण है कि एक विशिष्ट आवेदन के लिए एक विशिष्ट चिप खोजने के दर्द को कम करने और बीओएम लागत को कम करने के लिए; हम 555 टाइमर आईसी के साथ एक सकारात्मक और एक नकारात्मक चार्ज पंप सर्किट का निर्माण, प्रदर्शन और परीक्षण करने के लिए अपने प्यारे 555 टाइमर का उपयोग करने जा रहे हैं ।

चार्ज पंप सर्किट क्या है?

एक चार्ज पंप एक प्रकार का सर्किट है, जो आउटपुट वोल्टेज को इनपुट वोल्टेज से अधिक या इनपुट वोल्टेज से कम प्राप्त करने के लिए डायोड और कैपेसिटर को एक विशिष्ट कॉन्फ़िगरेशन में कॉन्फ़िगर करके बनाया जाता है। निचले स्तर पर, मेरा मतलब जमीन के संबंध में नकारात्मक वोल्टेज कहना है। इसके अलावा, हर सर्किट को समान करते हैं, इस सर्किट के कुछ फायदे और नुकसान हैं जिनके बारे में हम लेख में बाद में चर्चा करेंगे।

यह जानने के लिए कि सर्किट कैसे काम करता है, हमें पहले दोनों, चार्ज पंप बूस्टर और चार्ज पंप इन्वर्टर सर्किट की योजनाबद्ध रूप से देखने की जरूरत है ।

चार्ज पंप बूस्टर सर्किट

सर्किट को बेहतर ढंग से समझने के लिए, मान लें कि हम चित्र -1 में दिखाए गए सर्किट के निर्माण के लिए आदर्श डायोड और कैपेसिटर का उपयोग कर रहे हैं । इसके अलावा, हम मान रहे हैं कि सर्किट स्थिर अवस्था में पहुंच गया है और कैपेसिटर पूरी तरह से चार्ज हो गए हैं। इसके अलावा, हमारे पास इस सर्किट से जुड़ा कोई लोड नहीं है, इन परिस्थितियों को ध्यान में रखते हुए काम सिद्धांत नीचे वर्णित है।

चित्र 1 और चित्र 2 की सहायता से, हम यह समझाने जा रहे हैं कि एक चार्ज पंप सर्किट कैसे काम करता है।

अब मान लेते हैं कि हमने सिग्नल जनरेटर से PWM सिग्नल कनेक्ट किया है और सिग्नल 0-5V के भीतर दोलन करता है।

जब में इनपुट PWM संकेत स्थान -0 में है 0V राज्य, पर वोल्टेज स्थान -1 है + 5V या VCC। तो, इसीलिए कैपेसिटर + 5V या VCC तक चार्ज हो गया । और अगले चक्र में, जब PWM सिग्नल 0V से 5V पर स्विच करता है , तो स्थान 1 पर वोल्टेज अब + 10V है। यदि आप चित्र 1 का अवलोकन करते हैं। चित्रा 2. आप देख सकते हैं कि वोल्टेज दोगुना क्यों हुआ।

यह दोगुना हो गया क्योंकि संधारित्र के टर्मिनल पर संदर्भ तेज हो गया और चूंकि डायोड एक्शन के कारण डायोड के माध्यम से धारा रिवर्स दिशा में प्रवाहित नहीं हो सकती है, इसलिए स्थान 1 पर हम एक स्थानांतरित वर्ग तरंग के साथ समाप्त होते हैं जो पूर्वाग्रह वोल्टेज या इनपुट वोल्टेज से ऊपर है। । अब, आप तरंग के स्थान 1 के चित्र 2 में प्रभाव को समझ सकते हैं।

उसके बाद, सिग्नल को एक क्लासिक सिंगल डायोड रेक्टिफायर सर्किट में खिलाया जाता है ताकि स्क्वायर वेव को सुचारू किया जा सके और आउटपुट पर + 10V डीसी वोल्टेज प्राप्त किया जा सके।

स्थान 2 पर अगले चरण में, वोल्टेज + 10 वी है, आप यह सत्यापित कर सकते हैं कि चित्र 1 से। अब अगले चक्र में, एक ही घटना फिर से होती है, हम अंतिम परिहार के साथ स्थान 4 पर 15V आउटपुट के साथ समाप्त होते हैं। डायोड और कैपेसिटर।

यह कैसे चार्ज पंप बूस्ट सर्किट काम करता है ।

अगला, हम देखेंगे कि एक चार्ज पंप इन्वर्टर या एक नकारात्मक चार्ज पंप कैसे काम करता है।

चार्ज पंप इन्वर्टर

नकारात्मक वोल्टेज चार्ज पंप समझाने के लिए थोड़ा मुश्किल है, लेकिन कृपया मेरे साथ रहें और मैं बताऊंगा कि यह कैसे काम करता है।

पर पहले चक्र में स्थान-0 की चित्रा -3, इनपुट संकेत है 0V और कुछ भी नहीं हो रहा है लेकिन जैसे ही PWM संकेत तक पहुँच जाता है 5V पर स्थान-0, संधारित्र डायोड के माध्यम से चार्ज करने के लिए शुरू डी 1 और जल्द ही यह होगा स्थान -1 पर 5V है । और अब हमारे पास एक डायोड है जो आगे-पूर्वाग्रह की स्थिति में है, इसलिए वोल्टेज तुरंत स्थान पर -1 वी पर 0V बन जाएगा। अब जब इनपुट PWM सिग्नल कम हो जाता है तो लोकेशन -1 पर वोल्टेज 0V होता है। इस समय PWM सिग्नल मूल्य को घटा देगा और हमें लोकेशन 1 पर -5 वी मिलेगा।

और अब क्लासिक सिंगल डायोड रेक्टिफायर अपना काम करेगा और स्पंदित सिग्नल को एक सुचारु डीसी सिग्नल में बदल देगा और कैपेसिटर सी 2 पर वोल्टेज को स्टोर करेगा ।

सर्किट के अगले चरण में जो स्थान -3 और स्थान -4 है, एक ही घटना एक साथ होगी और हम सर्किट के आउटपुट पर एक स्थिर -10 वी डीसी प्राप्त करेंगे ।

और यह एक नकारात्मक चार्ज पंप के लिए सर्किट वास्तव में कैसे काम करता है।

ध्यान दें! कृपया ध्यान दें कि मैंने इस बिंदु पर स्थान 2 का उल्लेख नहीं किया है क्योंकि जैसा कि आप स्थान 2 पर सर्किट से देख सकते हैं कि वोल्टेज -5 वी होगा ।

अवयव आवश्यक

• NE555 टाइमर आईसी - 2
• LM7805 वोल्टेज नियामक आईसी - 1
• 0.1 यूएफ कैपेसिटर - 4
• 0.01uF संधारित्र - 2
• 4.7uF कैपेसिटर - 8
• 1 एन 5819 शोटकी डायोड - 8
• 680 ओम रेसिस्टर - 2
• 330 ओम रेसिस्टर - 2
• 12 वी डीसी बिजली की आपूर्ति - 1
• जेनेरिक सिंगल गेज वायर - 18
• जेनेरिक ब्रेडबोर्ड - 1

योजनाबद्ध आरेख

चार्ज पंप बूस्टर के लिए सर्किट:

चार्ज पंप इन्वर्टर के लिए सर्किट:

प्रदर्शन के लिए, सर्किट का निर्माण योजनाबद्ध की मदद से सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड पर किया जाता है। सभी घटकों को अवांछित शोर और तरंग को कम करने के लिए जितना संभव हो उतना करीब और टिडियर के रूप में रखा जाता है।

गणना

पीडब्लूएम आवृत्ति और 555 टाइमर आईसी के कर्तव्य चक्र की गणना करने की आवश्यकता है, इसलिए मैंने इस 555 टाइमर एस्टेबल सर्किट कैलकुलेटर टूल की मदद से 555 टाइमर की आवृत्ति और कर्तव्य चक्र की गणना की है।

व्यावहारिक सर्किट के लिए, मैंने सर्किट में तरंग को कम करने के लिए 10 kHz की काफी उच्च आवृत्ति का उपयोग किया है । नीचे दिखाया गया गणना है

सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज पंप सर्किट के लिए टेस्ट सेटअप

सर्किट का परीक्षण करने के लिए, निम्नलिखित टूल और सेटअप का उपयोग किया जाता है,

1. 12V स्विच मोड पावर सप्लाई (SMPS)
2. मेको 108B + मल्टीमीटर
3. मेको 450B + मल्टीमीटर
4. Hantech 600BE USB PC आस्टसीलस्कप

सर्किट के निर्माण के लिए 1% धातु फिल्म प्रतिरोधों का उपयोग किया गया था और कैपेसिटर की सहनशीलता पर विचार नहीं किया गया था। परीक्षण के समय कमरे का तापमान 30 डिग्री सेल्सियस था।

यहां इनपुट वोल्टेज 5V है, मैंने अपनी 12V आपूर्ति को 5V 7805 वोल्टेज नियामक से जोड़ा है। तो कुल प्रणाली + 5V डीसी द्वारा संचालित है।

उपरोक्त छवि से पता चलता है कि 555 टाइमर आईसी की आवृत्ति 8KHz है, यह प्रतिरोधों और कैपेसिटर के सहिष्णुता कारकों के कारण है।

उपरोक्त दो छवियों से, आप सर्किट के कर्तव्य चक्र की गणना कर सकते हैं जो 63% निकला । मैंने इसे पहले से मापा है इसलिए मैं इसे फिर से गणना करने के लिए नहीं जा रहा हूं।

ऊपर की छवि में, यह देखा जा सकता है कि आउटपुट वोल्टेज वोल्टेज दोगुना और वोल्टेज इन्वर्टर सर्किट दोनों के लिए काफी कम हो गया है क्योंकि मैंने 9.1K का लोड कनेक्ट किया है ।

9.1K रोकनेवाला के माध्यम से वर्तमान प्रवाह को आसानी से ओम कानून द्वारा गणना की जा सकती है जो वोल्टेज डबललर सर्किट और वोल्टेज इन्वर्टर सर्किट के लिए 1.21mA निकला , यह 0.64mA निकला ।

अब बस मज़े के लिए, आइए देखें कि क्या होता है अगर हम एक लोड के रूप में 1K रोकनेवाला कनेक्ट करते हैं। और आप वोल्टेज को दोगुना करने वाले सर्किट को देख सकते हैं जहां यह किसी भी चीज को बिजली देने की स्थिति में नहीं है।

और आउटपुट टर्मिनल पर तरंग अभूतपूर्व है। और यह निश्चित रूप से आपके दिन को बर्बाद कर देगा यदि आप इस तरह की बिजली आपूर्ति के साथ कुछ भी करने की कोशिश करते हैं।

स्पष्टीकरण के लिए यहां सर्किट के कुछ क्लोजअप शॉट्स हैं।

आगे की वृद्धि

1. विशिष्ट एप्लिकेशन की विशिष्ट आवश्यकता को पूरा करने के लिए सर्किट को और संशोधित किया जा सकता है।
2. बेहतर परिणाम देने के लिए, सर्किट को एक पूर्ण-बोर्ड या पीसीबी में बनाया जा सकता है।
3. 555 सर्किट की आउटपुट आवृत्ति को और बेहतर बनाने के लिए एक पोटेंशियोमीटर जोड़ा जा सकता है
4. एक उच्च मूल्य संधारित्र का उपयोग करके या केवल एक उच्च आवृत्ति PWM सिग्नल का उपयोग करके तरंग को कम किया जा सकता है।
5. अपेक्षाकृत स्थिर आउटपुट वोल्टेज प्राप्त करने के लिए सर्किट के आउटपुट में एक एलडीओ जोड़ा जा सकता है।

अनुप्रयोग

इस सर्किट का उपयोग कई अलग-अलग अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है जैसे:

1. आप इस सर्किट के साथ एक Op-Amp ड्राइव कर सकते हैं
2. इस सर्किट की मदद से एलसीडी भी चलाया जा सकता है।
3. दोहरी ध्रुवीयता आपूर्ति के साथ वोल्टेज इन्वर्टर सर्किट Op-Amps की मदद से।
4. तुम भी preamplifier सर्किट ड्राइव कर सकते हैं कि एक ऑपरेटिंग स्थिति के लिए + 12V आपूर्ति की आवश्यकता है।

मुझे उम्मीद है कि आपको यह लेख पसंद आया होगा और इसमें से कुछ नया सीखा जाएगा। यदि आपको कोई संदेह है, तो आप नीचे टिप्पणी में पूछ सकते हैं या विस्तृत चर्चा के लिए हमारे मंचों का उपयोग कर सकते हैं ।