วงจรอนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่ต้องการรางจ่ายไฟคู่เพื่อการทำงานที่สมดุลอย่างเหมาะสม สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งหากเรากำลังออกแบบวงจรแอมพลิฟายเออร์เชิงปฏิบัติการ นอกจากนี้ยังต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเชิงลบในระบบดิจิทัลเช่นตัวแปลง A / D ออปแอมป์และเครื่องเปรียบเทียบ ในทุกกรณีความต้องการกระแสไฟฟ้าจะต่ำ แต่การสร้างแหล่งจ่ายไฟ -5V ดังกล่าวมักมีราคาแพงและไม่มีประสิทธิภาพหากเราใช้ส่วนประกอบวงจรแยกและวงจรรวมจำนวนมาก ดังนั้นในบทช่วยสอนนี้เราจะเรียนรู้วิธีสร้างวงจรจ่ายไฟ 5V คู่กระแสต่ำแบบง่ายๆที่สามารถใช้พลังงานจากพอร์ต USB ของเรา ในทำนองเดียวกันเราได้สร้างวงจรจ่ายไฟคู่ + 12V และ -12V ไว้ก่อนหน้านี้
แม้ว่าจะมีหลายวิธีในการแยกแรงดันไฟฟ้าเดี่ยว แต่ศักย์กราวด์เสมือนของพวกมันจะไม่คงที่ หากเราใช้แบตเตอรี่สองก้อนเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าขั้วคู่ในกรณีที่กำหนดแบตเตอรี่ก้อนหนึ่งจะหมดเร็วกว่าอีกก้อนและยากที่จะรักษาแรงดันไฟฟ้าขั้วคู่ให้สมดุล หากคุณใช้ตัวแบ่งศักย์ของตัวต้านทานกำลังไฟบางส่วนจะกระจายไปเนื่องจากความร้อนและแรงดันไฟฟ้าแยกไม่คงที่ เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้เราจะใช้IC ตัวแปลงแรงดัน CMOS ที่เรียกว่า ICL7660 จาก Renesas
ICL7660
ICL7660 และ ICL7660A เป็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าของปั๊มประจุ CMOS แบบเสาหินที่แปลงช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้า + 1.5V ถึง + 10.0V เป็นช่วงแรงดันเอาต์พุต -1.5V ถึง -10.0V
ICL7660 และ ICL7660A มีวงจรที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อทำการแปลงแรงดันไฟฟ้าเชิงลบยกเว้นตัวเก็บประจุภายนอกสองตัว การทำงานของอุปกรณ์สามารถเข้าใจได้ดีที่สุดโดยทฤษฎีตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติที่ระบุไว้ด้านล่าง
ในช่วงครึ่งรอบแรกสวิตช์ S1 และ S3 จะปิด (หมายเหตุ: สวิตช์ S2 และ S4 จะเปิดในช่วงครึ่งรอบนี้) Capacitor C1 ถูกชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้า V + ในช่วงครึ่งรอบหลังของการทำงานสวิตช์ S2 และ S4 จะปิด (หมายเหตุ: สวิตช์ S1 และ S3 จะเปิดในช่วงครึ่งรอบนี้) แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ C1 จะเปลี่ยนไปในทางลบโดย V + โวลต์ จากนั้นการชาร์จจะถูกถ่ายโอนจาก C1 ไปยัง C2 โดยถือว่าสวิตช์ในอุดมคติและไม่มีการโหลดบน C2 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า V + กลับด้านจึงมีอยู่ใน C2 การทำงานของ ICL7660 และ ICL7660A คล้ายกับการทำงานในอุดมคติของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า
ICL7660 เคล็ดลับการใช้งาน:
- ควรวางคาปาซิเตอร์ C2 ไว้ใกล้กับ IC2 เพื่อป้องกันไม่ให้สลักอุปกรณ์ขึ้น อย่าให้มากกว่า 10V สำหรับ ICL7660, 12V สำหรับ ICL7660A
- อย่าเชื่อมต่อขั้ว LV กับ GROUND สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายมากกว่า 3.5V
- เมื่อใช้ตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ขั้ว '+' ของ C1 ต้องเชื่อมต่อกับพิน 2 ของ ICL7660 และ ICL7660A และขั้ว '+' ของ C2 ต้องเชื่อมต่อกับ GROUND
- เพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุดให้ใช้ตัวเก็บประจุ ESR ค่าต่ำแทน C1 และ C2
- ตัวเก็บประจุบัฟเฟอร์สามารถเชื่อมต่อผ่านแหล่งจ่ายไฟเข้าได้หากระยะห่างของสายไฟระหว่าง USB และวงจรยาว
- กระแสไฟขาออกของวงจรนี้ จำกัด ไว้ที่ 40mA สำหรับความต้องการปัจจุบันไม่เกิน 100mA IC MAX660 สามารถใช้แทน U1 ได้
วงจรจ่ายไฟ 5v และการทำงาน:
แผนภาพวงจรจ่ายไฟ± 5v ที่สมบูรณ์โดยใช้ ICL760 แสดงอยู่ด้านล่าง แรงดันไฟฟ้าขาเข้า + 5V สามารถรับได้จากพอร์ต USB ของแล็ปท็อป / คอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ชาร์จ / อะแดปเตอร์
วงจรถูกสร้างขึ้นโดยรอบ ICL7660 (U1) พร้อมกับตัวเก็บประจุสองตัว (C1 และ C2) เอาต์พุต 5V จาก USB มอบให้กับพิน 8 ของ U1 IC U1 และตัวเก็บประจุ (C1 และ C2) สร้างส่วนอินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้าที่แปลง + 5V เป็น -5V แหล่งจ่ายไฟ -5V ที่แปลงแล้วมีอยู่ที่พิน 5 ของ U1 ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟคู่ 5V จึงมีอยู่ที่ขั้วต่อ J2
เราได้จำลองวงจรใน Proteus ก่อนที่จะสร้างบนฮาร์ดแวร์:
การทดสอบวงจรจ่ายไฟ USB แบบ Dual (±) 5V:
ประกอบวงจรบน PCB / breadboard ตามแผนผังวงจรที่แสดงด้านบน วางคาปาซิเตอร์ C2 ให้ใกล้กับ IC U1 IC ควรได้รับการแก้ไขด้วยฐาน IC ที่เหมาะสมหากวงจรถูกบัดกรีบน PCB เมื่อสร้างวงจรจ่ายไฟ 5vแล้วควรมีลักษณะดังนี้
ในการทดสอบวงจรให้เชื่อมต่อ USB เข้ากับแล็ปท็อปหรือพาวเวอร์แบงค์หรือ USB เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจร ตรวจสอบแรงดันขาออกของ J2 โดยใช้มัลติมิเตอร์โดยอ้างอิงกับกราวด์ ในวิดีโอการทดสอบที่ระบุด้านล่างมัลติมิเตอร์เชื่อมต่อกับรางบวกระหว่างที่แสดง 4.9V จากนั้นมัลติมิเตอร์จะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของ IC (เช่นพิน 5 ของ ICL7660) จากนั้นจะแสดง -4.7V
ด้านล่างนี้คือภาพจำลอง
หวังว่าคุณเข้าใจวงจรและเรียนรู้วิธีการสร้างวงจรแหล่งจ่ายไฟคู่ใช้ ICL7660 IC หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นหรือใช้ฟอรัมของเราสำหรับคำถามทางเทคนิคเพิ่มเติม ตรวจสอบวงจรแหล่งจ่ายไฟอื่น ๆ ซึ่งรวมถึงวงจรต่างๆเช่นวงจรตัวแปลงเพิ่มวงจรตัวแปลงบั๊กวงจรจ่ายไฟแบบแปรผันวงจร SMPS วงจรพาวเวอร์แบงค์เป็นต้น