La majoria dels circuits electrònics analògics requereixen dos rails d’alimentació per a un funcionament correcte i equilibrat; això es fa especialment crític si estem dissenyant circuits d'amplificació operacional. També es requereix tensió d'alimentació negativa en sistemes digitals com convertidors A / D, amplificadors operatius i comparadors. En tots aquests casos, el requisit actual serà baix, però generar un subministrament d’aquest -5V sol ser costós i ineficient si fem servir un gran nombre de components de circuits integrats i discrets. Així doncs, en aquest tutorial aprendrem com construir un circuit de font d’alimentació dual de 5V de baixa intensitat que es pot alimentar des dels nostres ports USB. De la mateixa manera, hem construït prèviament un circuit d'alimentació dual de + 12V i -12V.
Tot i que hi ha molts mètodes per dividir el voltatge únic, el seu potencial de terra virtual no serà constant. Si utilitzem dues bateries per obtenir tensió de polaritat doble, en el seu moment una bateria s’esgotarà més ràpidament que l’altra i es fa difícil mantenir una tensió de polaritat dual equilibrada. Si utilitzeu un divisor de potencial de resistència, es dissipa una mica de potència ja que la calor i la tensió dividida no són estables. Per superar aquests problemes, utilitzarem un convertidor de tensió CMOS IC anomenat ICL7660 de Renesas.
ICL7660
Els ICL7660 i ICL7660A són convertidors de tensió de la bomba de càrrega CMOS monolítics que converteixen els rangs de tensió d’entrada de + 1,5V a + 10,0V als rangs de tensió de sortida d’1,5V a -10,0V.
L'ICL7660 i l'ICL7660A contenen tots els circuits necessaris per completar un convertidor de tensió negativa, excepte els dos condensadors externs. El funcionament del dispositiu es pot entendre millor mitjançant la teoria del convertidor de tensió ideal que es mostra a continuació.
Durant el primer semicicle, els interruptors S1 i S3 es tanquen (Nota: els interruptors S2 i S4 estan oberts durant aquest semicicle). El condensador C1 es carrega a una tensió V +. Durant el segon cicle de funcionament, els interruptors S2 i S4 es tanquen (Nota: els interruptors S1 i S3 estan oberts durant aquest mig cicle). La tensió del condensador C1 canvia negativament en V + volts. A continuació, la càrrega es transfereix de C1 a C2, assumint interruptors ideals i sense càrrega a C2. Així, la tensió V + invertida està disponible a C2. El funcionament ICL7660 i ICL7660A és similar a aquest funcionament ideal del convertidor de tensió.
Consells d'aplicació ICL7660:
- El condensador C2 s'ha de col·locar a prop de l'IC2 per evitar que el dispositiu es bloquegi. No doneu més de 10V per ICL7660, 12V per ICL7660A.
- No connecteu el terminal BT a terra per a tensions d’alimentació superiors a 3,5 V.
- Quan s'utilitzen condensadors polaritzats, el terminal '+' de C1 s'ha de connectar al pin 2 de l'ICL7660 i ICL7660A i el terminal '+' de C2 ha de connectar-se a terra.
- Per obtenir el millor rendiment, utilitzeu condensadors ESR de baix valor en lloc de C1 i C2.
- Es pot connectar un condensador de memòria intermèdia a través del subministrament d'entrada si la distància del cable entre l'USB i el circuit és llarga.
- El corrent de sortida d’aquest circuit està limitat a 40 mA. Per als requisits actuals de fins a 100 mA, l'IC MAX660 es pot utilitzar en lloc d'U1.
Circuit d'alimentació 5v i funcionament:
A continuació es mostra el diagrama complet del circuit de subministrament d’alimentació de ± 5 v mitjançant ICL760. El voltatge d'entrada de + 5 V es pot obtenir des de qualsevol port USB de l'ordinador portàtil / ordinador o d'un carregador / adaptador.
El circuit està construït per ICL7660 (U1) juntament amb dos condensadors (C1 i C2). La sortida de 5 V des del USB es dóna al pin 8 de U1. L'IC U1 i els condensadors (C1 i C2) formen la secció del convertidor de tensió que converteix + 5V a -5V. El subministrament convertit de -5 V està disponible al pin 5 de U1. Així, el subministrament de 5V de doble alimentació està disponible al connector J2.
Hem simulat el circuit a Proteus abans de construir-lo amb maquinari:
Prova del circuit d'alimentació USB dual (±) 5V:
Munteu el circuit a la placa PCB / panell segons el diagrama de circuits que es mostra més amunt. Col·loqueu el condensador C2 tan a prop de l'IC U1. El circuit integrat s'ha de fixar amb la base IC adequada si el circuit està soldat a PCB. Un cop construït el circuit d'alimentació de 5 V, hauria de ser semblant a això
Per provar el circuit, connecteu l'USB al portàtil o al banc d'alimentació o a qualsevol USB per alimentar el circuit. Comproveu la tensió de sortida de J2 mitjançant un multímetre amb referència a terra. Al vídeo de proves que es mostra a continuació, el multímetre està connectat al carril positiu quan es mostra 4,9 V. A continuació, el multímetre es connecta a la sortida de l'IC (és a dir, el pin 5 de l'ICL7660), i després mostra -4,7V.
A continuació es mostra la simulació
Espero que hàgiu entès el circuit i hàgiu après a construir un circuit de doble alimentació mitjançant l'ICL7660 IC. Si teniu alguna pregunta, deixeu-los a la secció de comentaris o utilitzeu els nostres fòrums per obtenir preguntes més tècniques. Comproveu també altres circuits de subministrament d’energia, que inclouen diversos circuits com ara el convertidor d’augment, el circuit de conversió de buck, el circuit d’alimentació variable, el circuit SMPS, el circuit del banc de potència, etc.