Hur man skapar PWM med hjälp av IC 555 (2 metoder utforskade)

IC 555 är en extremt användbar och mångsidig anordning som kan användas för att konfigurera många användbara kretsar inom elektronikområdet. En mycket användbar egenskap hos denna IC är dess förmåga att generera PWM-pulser som kan dimensioneras eller bearbetas enligt applikationens eller kretsens behov.

Vad är PWM

PWM står för pulsbreddsmodulering, en process som involverar styrning av pulsbredder, eller PÅ / AV-perioder eller logiska utgångar som genereras från en viss källa såsom en oscillatorkrets eller mikrokontroller.

I grund och botten används PWM för att dimensionera eller trimma utspänningen eller effekten för en viss belastning enligt individuella krav eller applikationskrav.

Det är ett digitalt sätt att styra kraften och är mer effektivt än analoga eller linjära metoder.
Det finns många exempel som illustrerar den effektiva användningen av PWM vid styrning av givna parametrar.

Den används för att styra hastigheten på likströmsmotorer, i växelriktare för att styra RMS för utgången AC eller för producerar modifierade sinusvågsutgångar .

Det kan också ses i SMPS-nätaggregat för att styra utspänningen till exakta nivåer.
Den används också i LED-drivkretsar för att möjliggöra LED-dimning.

Det används i stor utsträckning i buck / boost-topologier för att härleda nedstegade eller ökade spänningar utan att använda skrymmande transformatorer.

Så i princip kan den användas för att skräddarsy en utdataparameter enligt våra egna preferenser.

Med så många intressanta applikationsalternativ betyder det att metoden kan vara för komplicerad eller dyr att konfigurera ??

Svaret är definitivt nej. I själva verket kan det enkelt implementeras med en enda IC LM555.

Det finns i princip två metoder genom vilka IC 555 kan användas för att generera pulsbreddsmodulationsutgång. Den första metoden använder bara en enda IC 555 och några tillhörande delar som dioder, en potentiometer och en kondensator. Den andra metoden är att använda en standardmonostabil IC 555-konfiguration och använda en extern moduleringssignal.

IC 555 PWM med hjälp av dioder

Den första metoden är den enklaste och effektivaste, som använder konfigurationen enligt nedan:

Videodemonstration

Arbetet med de ovan visade två dioderna IC 555 PWM-kretsen är ganska enkel. Det är faktiskt en standard astabel multivibrator design med undantag av en oberoende PÅ / AV-periodstyrning av utgången.

Som vi vet att ON-tiden för IC 555 PWM-kretsen bestäms av den tid det tar av dess kondensator att ladda vid 2/3 Vcc-nivån genom stift nr 7 motstånd, och OFF-tiden bestäms av kondensatorns urladdningstid under 1/3 Vcc genom själva stiftet # 7.

I ovanstående enkla PWM-krets kan dessa två parametrar ställas in oberoende av varandra eller fixeras via en potentiometer och genom ett par tvådelande dioder.

Den vänstra sidodioden som har sin katod ansluten till stift nr 7 separerar OFF-tiden, medan den högra sidodioden som har sin anod ansluten till stift nr 7 separerar PÅ-tiden för IC-utgången.

När potentiometer skjutarmen är mer mot vänster diod, det gör att urladdningstiden minskar på grund av lägre motstånd över kondensatorns urladdningsväg. Detta resulterar i en ökning av ON-tiden och minskning av OFF-tiden för IC PWM.

Omvänt, när pottreglaget är mer mot höger diod, orsakar det att PÅ-tiden minskar på grund av att motståndet hos potten sänks på kondensatorns laddningsväg. Detta resulterar i en ökning av OFF-perioden och minskning av ON-perioderna för IC-utgångens PWM.

2) IC 555 PWM med extern modulering

Den andra metoden är något komplex än ovan, och kräver en extern varierande likström på stift nr 5 (styringång) på IC för att implementera den proportionellt varierande pulsbredden vid IC-utgången.

Låt oss lära oss följande enkla kretskonfiguration:

IC 555 Pinout

Diagrammet visar IC 555 kopplad i ett enkelt monostabilt multivibratorläge. Vi vet att IC i detta läge kan generera en positiv puls vid stift nr 3 som svar på varje enskild negativ utlösare vid stift nr 2.

Pulsen vid stift nr 3 upprätthålls under en viss förutbestämd tidsperiod beroende på värdena för Ra och C. Vi kan också se stift nr 2 och stift nr 5 tilldelats som klock- respektive moduleringsingångar.

Utgången hämtas från chipets vanliga stift nr 3.

I ovanstående enkla konfiguration är IC 555 inställd för att generera de nödvändiga PWM-pulserna, det kräver bara en fyrkantvågspuls eller en klockingång vid dess stift nr 2, som bestämmer utfrekvensen och en variabel spänningsingång vid stift # 5 vars amplitud eller spänningsnivå bestämmer pulsbreddens dimensioner vid utgången.

Pulserna en stift nr 2 genererar en motsvarande alternerande triangelvågor vid stift nr 6/7 av IC, vars bredd bestäms av RA- och C-tidskomponenterna.

Denna triangelvåg jämförs med det momentana måttet på spänningen som appliceras vid stift nr 5 för dimensinering av PWM-pulserna vid stift nr 3-utgång.

Med enkla ord behöver vi bara leverera ett pulståg vid stift nr 2 och en varierande spänning vid stift nr 5 för att uppnå de nödvändiga PWM-pulserna vid stift nr 3 på IC.

Amplituden för spänningen vid stift nr 5 är direkt ansvarig för att göra utgången PWM-pulser starkare eller svagare, eller helt enkelt tjockare eller tunnare.

Modulationsspänningen kan vara en mycket låg strömsignal, men ändå skulle det ge de avsedda resultaten.

Antag till exempel att vi använder en 50 Hz fyrkantig våg vid stift nr 2 och en konstant 12 V vid stift nr 5, resultatet vid utgången visar PWM med en RMS på 12 V och frekvensen 50 Hz.

För att minska RMS behöver vi bara sänka spänningen vid stift nr 5. Om vi ​​varierar det blir resultatet en varierande PWM med varierande RMS-värden.

Om denna varierande RMS tillämpas på ett mosfet-drivrutinssteg vid utgången, svarar alla belastningar som stöds av mosfet också med motsvarande varierande höga och låga resultat.

Om en motor är ansluten till mosfetten kommer den att svara med varierande hastigheter, en lampa med varierande ljusintensitet medan en växelriktare med modifierade sinusvågekvivalenter.

Output Waveform

Ovanstående diskussion kan bevittnas och verifieras från den angivna vågformsillustrationen nedan:

Den översta vågformen representerar moduleringsspänningen vid stift nr 5, utbuktningen i vågformen representerar den stigande spänningen och vice versa.

Den andra vågformen representerar den enhetliga klockpulsen applicerad vid stift nr 2. Det är bara för att IC ska kunna växla vid en viss frekvens, utan vilken IC inte skulle kunna fungera som en PWM-generatorenhet.

Den tredje vågformen visar den faktiska PWM-genereringen vid stift nr 3, vi kan se att pulsenas bredd är direkt proportionell mot toppmodulationssignalen.

Pulsbredderna som motsvarar 'utbuktningen' kan ses som mycket bredare och nära varandra, vilket proportionellt blir tunnare och glesa med nedgången i moduleringsspänningsnivån.

Ovanstående koncept kan mycket enkelt och effektivt tillämpas i kraftstyrningsapplikationer som diskuterats tidigare i artikeln ovan.

Hur man genererar en fast 50% arbetscykel från en IC 555-krets

Följande bild visar en enkel konfiguration som ger dig en fast PWM med 50% arbetscykel över dess stift # 3. Idén presenterades i ett av IC 555-databladet, och den här designen ser väldigt intressant ut och användbar för applikationer som behöver ett enkelt och snabbt 50% -cykelgeneratorstadium med fast drift.