Таймер 555. Преобразователи напряжения

DC/DC конвертер

Достаточно часто в различных схемах требуются преобразователи напряжения. Наиболее типичный пример, – питание какого-либо устройства от автомобильного аккумулятора. Обычно такие преобразователи напряжения делаются двухтактными на базе различных специализированных микросхем. Но, если мощность преобразователя невелика, вполне возможно создать таковой на базе таймера 555 (КР1006ВИ1). Схема одного из возможных вариантов показана на рисунке 1.

Схема содержит уже знакомый по предыдущим статьям о таймере 555 автоколебательный мультивибратор, к выходу которого (вывод 3) подключен затвор мощного полевого транзистора VT1. К стоку этого же транзистора подключен дроссель L1.

При включении питания генератор начинает вырабатывать прямоугольные импульсы. Поэтому на дросселе L1 появляются импульсы ЭДС самоиндукции, которые выпрямляются диодной сборкой VD2, и заряжают конденсатор выходного фильтра C4 до напряжения, заданного стабилитроном VD3.

Устройство стабилизации представляет собой пороговое устройство, практически компаратор, с порогом срабатывания заданным стабилитроном VD3.

Работает устройство стабилизации следующим образом: как только напряжение на конденсаторе C4 превысит напряжение стабилизации стабилитрона и перехода база – эмиттер транзистора VT2, последний откроется, что приведет к уменьшению длительности импульса на выходе таймера и снижению напряжения на конденсаторе C4. Далее весь цикл повторяется.

Рисунок 1. Схема DC/DC конвертера на таймере 555

Напряжение на выходе устройства целиком и полностью зависит от напряжения стабилизации стабилитрона, и может достигать до 40 вольт. В рассмотренной схеме выходное напряжение выше, чем у источника питания и составляет 18В. Если понадобится получить, например, 9 или 5В, достаточно просто применить стабилитрон на указанное напряжение стабилизации. Все остальные детали замены не потребуют.

Микромощный преобразователь на 555

Часто в различной аппаратуре требуется двухполярное питание небольшой мощности. В качестве примера можно привести случай, когда надо запитать всего-то один операционный усилитель. Схема подобного преобразователя показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема микромощного преобразователя напряжения на таймере 555

Конечно, современная элементная база располагает специализированными микросхемами-преобразователями, которые можно купить на радиорынке. Но часто в таких случаях приходится говорить: «Где мы, а где радиорынок?», да и дороговизна специализированных микросхем иногда приводит в уныние. Поэтому выходить из ситуации приходится, используя уже имеющиеся под руками детали.

Принцип делать не из того, что надо, а из того, что есть, зачастую дает отличные результаты, во всяком случае, экономию времени, которого всегда не хватает.

Вот и здесь поможет наш старый знакомый – мультивибратор. При указанных на схеме параметрах деталей рабочая частота генератора около 160КГц. Импульсы напряжения с его выхода через разделительный конденсатор C4 поступают сразу на два выпрямителя, собранных по схеме удвоения напряжения.

Стабилизацию выходного напряжения выполняют интегральные стабилизаторы. Для положительного напряжения это 78L05, для отрицательного 79L05. Таким образом получается двухполярный стабилизированный преобразователь с напряжением стабилизации ±5В.

Входное напряжение преобразователя находится в диапазоне 11…18В. При напряжении на входе 12В выходной ток около 50мА. При таких параметрах вполне возможно запитать парочку ОУ.

Преобразователь напряжение – частота (ПНЧ)

В некоторых случаях требуется именно такое преобразование. Подобные схемы достаточно сложны, содержат большое количество деталей, капризны в наладке. Существуют, конечно, специализированные интегральные ПНЧ, но они достаточно дороги, а кроме того не всегда имеются под руками. Поэтому зачастую в подобной ситуации выручит широко распространенный таймер 555.

Схема ПНЧ на таймере 555 показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема ПНЧ на таймере 555

В основе ПНЧ все тот же мультивибратор, но если в классической схеме заряд времязадающего конденсатора C1 осуществляется через резистор, то в данном случае конденсатор заряжается через управляемый источник тока, который выполнен с применением операционного усилителя. На схеме указан ОУ типа 741, отечественный аналог которого 140УД7.

Источник тока устроен так, что выходной ток линейно зависит от входного напряжения и почти не зависит от сопротивления нагрузки. При использовании источника тока заряд конденсатора происходит линейно, а не по экспоненте, как в случае с использованием резистора.

При достижении определенного напряжения, а именно 2/3U, (порог срабатывания верхнего компаратора) конденсатор разряжается, формируя импульс напряжения на выходе таймера. После этого начинается новый заряд – разряд конденсатора. Поэтому, частота выходного напряжения на выходе ПНЧ линейно зависит от входного напряжения.

Если на вход устройства подать постоянное напряжение в пределах 0,5…7В, частота на выходе изменяется в диапазоне 1,8…24КГц, что соответствует крутизне преобразования около 3,4КГц/В.

Короткие импульсы на выходе устройства имеют отрицательную полярность. При этом погрешность преобразования не превышает 3,4%. Подобный преобразователь может быть применен, например, в измерителях температуры, когда требуется оцифровать информацию от аналогового датчика.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ: ШИМ – регуляторы оборотов двигателей на таймере 555

Борис Аладышкин, https://electrik.info