طراحی و ساخت مبدل کاهنده Buck
تیر ۳, ۱۳۹۸
انواع مقاومت
مرداد ۱۱, ۱۳۹۸
مبدل تولید کننده ولتاژ منفی در این مقاله قصد داریم به بررسی یکی از مبدل های پرکاربرد در حوزه الکترونیک قدرت بپردازیم. در برخی از مدارات و بردها به ولتاژ مثبت و منفی برای تغذیه IC ها نیاز است. به عنوان مثال opamp را برای کارکرد مناسب باید با ولتاژ مثبت و منفی تغذیه نمود.
یکی از روش‎های ساده برای ساخت ولتاژ منفی با استفاده از ولتاژ مثبت به کاربردن ایده شکل ‏1‑1 می باشد. بدین صورت که ورودی به صورت فرکانس بالا و مربعی بین ولتاژ تغذیه مثبت و زمین در نوسان است. وقتی ورودی مثبت باشد دیود D1 روشن بوده و D2 خاموش است و خازن C1 با پلاریته مشخص شده به اندازه ولتاژ ورودی شارژ می‎گردد. در نیم سیکل بعدی با صفر شدن ورودی دیود D1 خاموش و D2 روشن می‎­شود و دو خازن با هم موازی می‎گردند و انتقال انرژی C1 به C2 با پلاریته مشخص شده صورت می‎گیرد. بنابراین در خروجی و ولتاژ دو سر C2 یک ولتاژ منفی با دامنه در حدود ولتاژ مثبت ورودی (به اندازه افت ولتاژ دو سر دیودها کمتر) خواهیم داشت.

شکل ‏1‑1 ایده کلی ساخت ولتاژ منفی با داشتن ولتاژ مثبت

هر مداری که بتواند این نوسان را در ورودی ایجاد کند قادر به ساخت ولتاژ منفی در خروجی خواهد بود یکی از کاربردهای IC-555 می تواند استفاده در ساختار فوق باشد. شکل 1-2 نحوه چیدمان المان­‎ها و مقادیر آنها را برای دستیابی به این هدف را نشان می دهد.  

شکل ‏1‑2 استفاده از 555 برای ساخت ولتاژ منفی

قطعه

شناسه تعداد

Diode (GenericSilicon)

1N4148

D1, D2

2

10uF Electrolytic Capacitor

C1

1

100uF Electrolytic Capacitor

C2

1

555 Timer IC

555

1

5.6kΩ Resistor

R1

1

47kΩ Resistor

R2

1

100nF Capacitor

C4

1

10nF Capacitor

C3

1

    نحوه عملکرد بدین صورت است که وقتی ولتاژ پایه 3 خروجی IC مثبت است جریان از این پایه خارج می شود و خازن C1 را تحت مسیر نشان داده شده در شکل ‏1‑3 شارژ می کند و زمانی که پایه 3 ولتاژ صفر ولت می شود دو خازن C1 و C2 با یکدیگر موازی شده و انتقال انرژی صورت می گیرد و جریان به پایه 3 وارد می شود. حداکثر جریان قابل انتظار از تغذیه منفی فوق حدود 100 میلی آمپر می باشد.

شکل ‏1‑3 نحوه عملکرد ای سی 555

  شکل 1-4 نحوه پیاده سازی ساده مدار فوق را نشان می دهد    

شکل ‏1‑4 پیاده سازی عملی ساختار 555 برای ایجاد ولتاژ منفی

شکل 1-5 نتایج تست به ازای ورودی 5/8 ولت را نشان می دهد که ولتاژ خروجی برابر 2/7- می باشد. میزان افت ولتاژ دیودها حدود 4/1 ولت است. می توان با استفاده از دیودهای شاتکی[1] به جای دیودهای سیلیکونی افت ولتاژ دو سر دیود را کاهش داد.

شکل ‏1‑5 نتایج عملی ساختار 555 برای ایجاد ولتاژ منفی

لازم به ذکر است که IC- ADM660 را نیز می توان جهت ساخت ولتاژ منفی به کاربرد که هزینه ای به مراتب بالاتر از خرید IC- 555 به همراه دارد. شکل 1-6 نحوه استفاده از این IC را نشان می دهد.    

شکل ‏1‑6 استفاده از IC- ADM660 برای ساخت ولتاژ منفی

 

[1] Schottky diodes