使用555定时器来构建电荷泵电路_技术

本文将使用我们心爱的 555 定时器来构建、演示和测试带有 555 定时器 IC 的正负电荷泵电路。

什么是电荷泵电路？

电荷泵是一种由二极管和电容器组成的电路，通过将二极管和电容器配置为特定配置，以获得高于输入电压或低于输入电压的输出电压。较低，我的意思是说相对于地的负电压。此外，与每个电路一样，该电路也有一些优点和缺点，我们将在本文后面讨论。

要了解电路的工作原理，我们需要先查看电荷泵升压器和电荷泵逆变器电路的原理图。

为了更好地理解电路，假设我们使用理想二极管和电容器来构建图 1所示的电路。此外，我们假设电路达到稳态并且电容器已充满电。此外，考虑到这些条件，我们没有连接到该电路的负载，工作原理如下所述。

借助图 1 和图 2，我们将解释电荷泵电路的工作原理。

现在假设我们连接了来自信号发生器的 PWM 信号，并且信号在 0-5V 范围内振荡。

当位置 0的输入 PWM 信号处于0V 状态时，位置 1的电压为+5V 或 VCC。所以，这就是电容器充电到+5V 或 VCC 的原因。而在下一个周期，当 PWM 信号从0V 切换到 5V时，位置 1 的电压现在为+10V。如果您观察图 1. 和图 2。您可以观察到为什么电压会增加一倍。

它翻了一番，因为电容器端子处的参考被筛选了，并且由于二极管的作用，电流不能反向流过二极管，所以在位置 1，我们最终得到一个偏移的方波，它高于偏置电压或输入电压。现在，您可以了解图 2 中波形位置 1 中的效果。

之后，信号被馈送到经典的单二极管整流电路以平滑方波并在输出端获得+10V直流电压。

在位置 2 的下一个阶段，电压为+10V，您可以从图 1 中验证。现在在下一个周期中，同样的现象再次发生，在最终整流完成后，位置 4的输出为+15V二极管和电容器。

这就是电荷泵升压电路的工作原理。

接下来，我们将了解电荷泵逆变器或负电荷泵的工作原理。

电荷泵逆变器

负电压电荷泵解释起来有点棘手，但请留下来，我将解释它是如何工作的。

在图 3的位置 0的第一个周期中，输入信号为0V，没有发生任何事情，但是一旦PWM 信号在位置 0处达到5V，电容器就开始通过二极管D1充电，很快就会在位置 1有5V 。现在我们有一个处于正向偏置状态的二极管，因此位置 1 的电压几乎会立即变为 0V。现在，当输入 PWM 信号再次变低时，位置 1 的电压为 0V。此时 PWM 信号将减去该值，我们将在位置 1 处得到 -5V。

现在经典的单二极管整流器将完成其工作，将脉冲信号转换为平滑的直流信号，并将电压存储在电容器C2上。

在电路的下一个阶段，即位置 3 和位置 4，将同时发生相同的现象，我们将在电路的输出端获得稳定的-10V DC。

这就是负电荷泵电路的实际工作方式。

笔记！请注意，此时我没有提到位置 2，因为从位置 2 的电路可以看出，电压为-5V。

所需组件

NE555定时器IC - 2

LM7805 稳压器 IC - 1

0.1 uF 电容 - 4

0.01uF 电容 - 2

4.7uF 电容 - 8

1N5819 肖特基二极管 - 8

680欧姆电阻 - 2