Conversor de reforço DC - DC simples usando 555: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Muitas vezes é útil em um circuito ter tensões mais altas. Seja para fornecer rails + ve e -ve para um amplificador operacional, para acionar buzzers, ou mesmo um relé sem a necessidade de uma bateria adicional.

Este é um conversor simples de 5 V para 12 Vcc construído usando um temporizador 555 e um par de transistores 2N2222. Já existem CIs dedicados para realizar esta função e eles fazem muito mais eficientemente do que este projeto - este projeto é divertido de experimentar e ter uma intuição de como esses circuitos funcionam.

Etapa 1: Função básica

O circuito funciona fechando o transistor, aterrando efetivamente o indutor. Isso faz com que uma grande corrente flua para o indutor. Quando o transistor está aberto, o campo magnético entra em colapso no indutor, fazendo com que a voltagem suba, geralmente muito mais alta do que a voltagem da bateria. Se a tensão gerada for maior do que a tensão armazenada no capacitor, o diodo fecha e permite que o capacitor seja carregado.

Usando um gerador de sinal para acionar o transistor, descobri que, para meus valores de componente (peças que recuperei de eletrônicos descartados), preciso de uma frequência de cerca de 220 KHz para gerar 15 V. Uma rede de feedback controlará a frequência para tentar manter 12 V constantes em várias cargas.

Etapa 2: Circuito Astable

Existem vários circuitos osciladores 555 online, mas eu construí o meu desta forma.

A saída, pino 3, é usada para carregar e descarregar um capacitor por meio de um resistor. A tensão no capacitor é monitorada para alternar o pino de saída.

Se estiver usando uma fonte de 6 V, é fácil ver que os amplificadores operacionais têm uma tensão de referência de 2 V e 4 V. Ambos os amplificadores operacionais estão monitorando a tensão do capacitor e, portanto, os pinos (2 e 6) são conectados juntos.

Se a tensão subir acima de 4 V, o amplificador operacional superior ficará alto. Reinicie na trava, o capacitor começa a descarregar até cair abaixo de 2 V, ponto em que o amplificador operacional inferior ficará alto e definirá a trava. Mais uma vez carregando o capacitor.

O traço amarelo do osciloscópio mostra o capacitor carregando e descarregando, enquanto o traço azul mostra o pino de saída 3 gerando uma onda quadrada a 190KHz.

Etapa 3: O Feedback Loop

O requisito para o loop de feedback é diminuir a frequência quando a tensão de saída ficar muito alta e aumentar a frequência quando a tensão ficar muito baixa.

A maneira mais fácil que eu poderia pensar de fazer isso era usando um transistor para eliminar a corrente durante o ciclo de carga do capacitor.

Durante este ciclo, o pino de DESCARGA 7 é baixo ativo, permitindo que o circuito de purga roube a corrente do capacitor.

A tensão de base - 0,65 V está presente no emissor, esta tensão sobre um resistor R fixo manterá uma corrente constante, que deve vir da corrente de carga do capacitor, desacelerando o ciclo e diminuindo a frequência. Quanto mais alta a voltagem, mais corrente é drenada do carregamento e menor a frequência. O que se ajusta exatamente aos nossos requisitos.

Experimente os valores dos componentes, mas selecionei 3K para o resistor de base por este motivo:

Em seu ponto mais baixo, o capacitor fica em cerca de 2V. De uma fonte de 5 V, isso significa que 3 V no resistor de 3K começarão a carregar o capacitor com 1 mA.

Com 1V predefinido no emissor através de um resistor de 3K irá consumir 1/3 da corrente, ou 333uA … o que eu pensei que seria uma boa corrente de sangria. A tensão de base vem de um potenciômetro, formando um divisor de tensão com a tensão que desejamos monitorar, ou seja, a saída de 12V. Como o potenciômetro é ajustável, o valor do resistor do emissor não é crítico. Selecionei um potenciômetro de 20K para isso.

Etapa 4: Circuito concluído

Eu só tinha um diodo de montagem em superfície disponível, que pode ser visto soldado na parte inferior da placa.

O circuito foi testado com uma fonte de 5 V de um Arduino e efetivamente aciona um buzzer de 12 V, motor DC, relé de 12 V ou uma série de diodos sem a necessidade de uma fonte de 12 V externa.