L'IC 555 és un dispositiu extremadament útil i versàtil que es pot aplicar per configurar molts circuits útils en el camp de l'electrònica. Una característica molt útil d’aquest CI és la seva capacitat per generar impulsos PWM que es poden dimensionar o processar segons les necessitats de l’aplicació o del circuit.
Què és PWM
PWM significa modulació de l'amplada de pols, un procés que implica el control de l'amplada de pols, o els períodes ON / OFF o sortides lògiques que es generen des d'una font particular, com ara un circuit oscil·lador o un microcontrolador.
Bàsicament, PWM s'utilitza per dimensionar o retallar la tensió de sortida o la potència d'una càrrega particular segons els requisits individuals o d'aplicació.
És una forma digital de controlar la potència i és més eficaç que els mètodes analògics o lineals.
Hi ha molts exemples que il·lustren l’ús efectiu de PWM en el control dels paràmetres donats.
S'utilitza per controlar la velocitat dels motors de corrent continu, en inversors per controlar el RMS de la sortida de CA o per produint sortides d'ona sinusoïdal modificades .
També es pot veure a les fonts d’alimentació SMPS per controlar el voltatge de sortida fins a nivells precisos.
També s’aplica als circuits de controladors LED per permetre el funcionament de la regulació de LED.
S’utilitza àmpliament en topologies buck / boost per derivar tensions reduïdes o intensificades sense utilitzar transformadors voluminosos.
Per tant, bàsicament es pot utilitzar per adaptar un paràmetre de sortida segons les nostres pròpies preferències.
Amb tantes opcions d’aplicacions interessants, vol dir que el mètode pot ser massa complicat o costós de configurar ??
La resposta és definitivament, no. De fet, es pot implementar molt senzillament mitjançant un únic CI el LM555.
Bàsicament hi ha dos mètodes mitjançant els quals es pot utilitzar l’IC 555 per generar una sortida de modulació d’amplada de pols. El primer mètode és utilitzar només un IC 555 únic i algunes parts associades com ara díodes, un potenciòmetre i un condensador. El segon mètode és utilitzar una configuració estàndard IC 555 monoestable i utilitzar un senyal de modulació extern.
IC 555 PWM amb díodes
El primer mètode és el més senzill i eficaç, que utilitza la configuració que es mostra a continuació:
Demostració de vídeo
El funcionament del circuit IC 555 PWM de dos díodes mostrats anteriorment és bastant senzill. De fet, és un disseny multivibrador astable estàndard amb l'excepció d'un control independent de la sortida del període ON / OFF.
Com sabem, el temps d’encesa del circuit IC 555 PWM es decideix pel temps que ha trigat el seu condensador a carregar-se al nivell de 2 / 3r Vcc mitjançant la resistència del pin # 7, i el temps d’APAGADA està determinat pel temps de descàrrega del condensador per sota de 1/3 Vcc a través del mateix pin # 7.
En el circuit PWM simple anterior, aquests dos paràmetres es poden configurar o fixar independentment mitjançant un potenciòmetre i mitjançant un parell de díodes bifurcants.
El díode del costat esquerre que té el càtode connectat amb el pin # 7 separa el temps d’APAGAT, mentre que el díode del costat dret que té el seu ànode connectat al pin # 7 separa el temps d’ACTIVACIÓ de la sortida IC.
Quan el potenciòmetre el braç lliscant està més cap al díode lateral esquerre, fa que disminueixi el temps de descàrrega, a causa de la menor resistència a través del recorregut de descàrrega del condensador. Això es tradueix en un augment del temps d'activació i disminució del temps d'aturada de l'IC PWM.
Per contra, quan el control lliscant del pot és més cap al díode lateral dret, fa que disminueixi el temps d’ACTIVACIÓ a causa de la reducció de la resistència del pot al camí de càrrega del condensador. Això es tradueix en un augment del període OFF i una disminució dels períodes ON dels PWM de sortida IC.
2) IC 555 PWM mitjançant modulació externa
El segon mètode és lleugerament complex que l’anterior i requereix una CC externa variable al pin # 5 (entrada de control) de l’IC per implementar l’amplada de pols que varia proporcionalment a la sortida d’IC.
Aprenem la configuració de circuit senzilla següent:
IC 555 Pinout
El diagrama mostra l'IC 555 connectat en un mode multivibrador fàcilment monoestable. Sabem que en aquest mode l’IC és capaç de generar un impuls positiu al pin # 3 en resposta a cada activador negatiu del pin # 2.
El pols al pin # 3 es manté durant un període de temps predeterminat en funció dels valors de Ra i C. També podem veure el pin # 2 i el pin # 5 assignats com a entrades de rellotge i modulació respectivament.
La sortida es pren del pin habitual # 3 del xip.
En la configuració senzilla anterior, l’IC 555 està configurat per generar els polsos PWM necessaris, només requereix un impuls d’ona quadrada o una entrada de rellotge al pin 2, que determina la freqüència de sortida i una entrada de voltatge variable al pin 5 l'amplitud del qual o el nivell de tensió decideixen les dimensions de l'amplada del pols a la sortida.
Els polsos d'un pin # 2 generen unes ones triangulars que corresponen alternativament al pin # 6/7 de l'IC, l'amplada de la qual està determinada pels components de temporització RA i C.
Aquesta ona triangular es compara amb la mesura instantània de tensió aplicada al pin # 5 per dimensionar els impulsos PWM a la sortida del pin # 3.
En paraules simples, només necessitem subministrar un tren d’impulsos al pin # 2 i una tensió variable al pin # 5 per aconseguir els impulsos PWM requerits al pin # 3 de l’IC.
L'amplitud de la tensió al pin # 5 serà directament responsable de fer que els impulsos PWM de sortida siguin més forts o més febles, o simplement més gruixuts o prims.
La tensió de modulació pot ser un senyal de corrent molt baix, tot i que donaria els resultats previstos.
Per exemple, suposem que apliquem una ona quadrada de 50 Hz al pin # 2 i una constant de 12V al pin # 5, el resultat a la sortida mostrarà PWMs amb un RMS de 12V i una freqüència de 50Hz.
Per reduir el RMS només hem de baixar el voltatge al pin número 5. Si el variam, el resultat serà un PWM variable amb valors RMS variables.
Si aquest RMS variable s'aplica a una etapa de controlador de mosfet a la sortida, qualsevol càrrega que sigui suportada pel mosfet també respondrà amb resultats corresponents, tant alts com als baixos.
Si un motor està connectat al mosfet, respondrà amb velocitats variables, una làmpada amb intensitats de llum variables, mentre que un inversor amb equivalència d’ona sinusoïdal modificada.
La forma d'ona de sortida
La discussió anterior es pot comprovar i comprovar a partir de la següent il·lustració de forma d'ona:
La forma d'ona més alta representa la tensió de modulació al pin # 5, la protuberància de la forma d'ona representa la tensió ascendent i viceversa.
La segona forma d'ona representa el pols de rellotge uniforme aplicat al pin # 2. És només per permetre que l'IC canviï a una freqüència determinada, sense la qual l'IC no podria funcionar com a dispositiu generador de PWM.
La tercera forma d'ona representa la generació real de PWM al pin # 3, podem veure que l'amplada dels impulsos és directament proporcional al senyal de modulació superior.
Les amplades de pols corresponents a la 'protuberància' es poden veure com a molt més àmplies i espaiades, que proporcionalment es fan més primes i escasses amb la caiguda del nivell de tensió de modulació.
El concepte anterior es pot aplicar de manera molt fàcil i eficaç a les aplicacions de control de potència tal com es va comentar anteriorment a l'article anterior.
Com es genera un cicle de treball fixat al 50% a partir d’un circuit IC 555
La següent figura mostra una configuració senzilla que us proporcionarà un PWM de cicle de treball fixat al 50% a través del pin # 3. La idea es va presentar en una de les fitxes tècniques IC 555, i aquest disseny sembla molt interessant i útil per a aplicacions que necessiten una etapa de generador de cicle de treball fix al 50% senzilla i ràpida.
Anterior: Circuit d’inversor / carregador d’un sol transformador Següent: Circuit de faders LED: generador d’efectes LED de pujada lenta i caiguda lenta
