Это простой и эффективный шим регулятор на 555 для устройств, работающих от напряжения 12 вольт (осветительная лампа, вентилятор компьютера). Так же данную схему можно применить как . Основа схемы – популярная микросхема таймер .
Описание работы регулятора на 555
Обычные линейные регуляторы напряжения, которые довольно часто еще используются в быту, не достаточно эффективны. Их низкий КПД обусловлен потерей мощности из-за нагрева управляющих элементов схемы. Что не скажешь о ШИМ. Их эффективность порой доходит до 90%, нагрева практически нет, поскольку транзисторы управляющие нагрузкой работают в режиме ключа (открыт – закрыт). Ниже приведена схема простейшего, но эффективного на напряжение 12 вольт.
Как вы можете видеть, основа – таймер NE555, который включен в схему как нестабильный мультивибратор, работающий на частоте 2,8 кГц. Резисторы R1, R2, R3 и конденсатор С1 компоненты синхронизации. Частоту таймера NE555 можно менять переменным резистором R3.
Чем выше коэффициент заполнения, тем более высокая яркость свечения лампы, и на оборот, ниже частота – слабее свечение. Диод D1 включен в схему для поддержания стабильной выходной частоты генератора. Транзисторы Q1 и Q2 образует управляющий ключ для нагрузки. Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора Q1.
ШИМ регулятор предназначен для регулирования скорости вращения полярного двигателя,яркости освещения лампочки или мощностью нагревательного элемента.
Преимущества:
1 Простота изготовления
2 Доступность компонентов(стоимость не превышает 2$)
3 Широкое применение
4 Для новичков лишний раз потренироваться и порадовать себя=)
Однажды понадобился мне "девайс" для регулировки скорости вращения кулера. Для чего именно уже не помню. С начала пробовал через обычный переменный резистор, он сильно грелся и это было не приемлемо для меня. В итоге покопавшись в интернете нашел схему на мне уже знакомой микросхеме NE555. Это была схема обычного ШИМ регулятора с скважностью (длительностью) импульсов равной или меньше 50% (позже приведу графики как это работает). Схема оказалось очень простой и не требовала настройки, главное было не накосячить с подключением диодов и транзистора. Первый раз его собрал на макетной плате и испытал, все заработало с пол оборота. Позже уже развел небольшую печатную плату и аккуратнее все выглядело=) Ну теперь взглянем на саму схему!
Схема ШИМ регулятора
Из нее мы видим что это обычный генератор с регулятором скважности импульсов собранный по схеме из даташита. Резистором R1 мы и меняем эту скважность, резистор R2 служит нам защитой от КЗ, так как 4 вывод микросхемы через внутренний ключ таймера подключен на землю и при крайнем положении R1 он просто замкнет. R3 это подтягивающий резистор. С2 это задающий частоту конденсатор. Транзистор IRFZ44N - это N канальный мосфет. D3 - это защитный диод который предотвращает выхода из строя полевик при обрыве нагрузки. Теперь немного о скважности импульсов. Скважность импульса - это отношение его периода следования (повторения) к длительности импульса, то есть через определенный промежуток времени будет происходить переход от (грубо говоря) плюса к минусу, а точнее от логической единицы к логическому нулю. Так вот этот промежуток времени между импульсами и есть та самая скважность.
Скважность при среднем положении R1
Скважность при крайнем левом положении R1
Скважность при крайнем правом положении R
Ниже приведу печатные платы с расположением деталей и без них
Теперь немного о деталях и их вид. Сама микросхема выполнена в DIP-8 корпусе, конденсаторы керамические малогабаритные, резисторы на 0,125-0,25 ватт. Диоды обычные выпрямительные на 1А (самое доступное это 1N4007 их везде навалом). Так же микросхему можно устанавливать на панельку, если в будущем вы хотите ее использовать в других проектах и лишний раз не выпаивать ее. Ниже приведу фотографии деталей.
Если у вас возникла необходимость в плавной регулировке скорости электродвигателя или яркости лампы, стоит посмотреть в сторону ШИМ регулирования. ШИМ – это сокращение от длинного и страшного названия «широтно-импульсная модуляция». Что это страшное название из себя представляет, вы легко поймете позже из фотографий экрана осциллографа, а пока посмотрим на схему будущего устройства (регулятора).
Схема классическая, автора найти уже, наверное, не реально. В любом случае – спасибо ему за эту надежную, проверенную годами схемотехнику! Сердцем регулятора является генератор, собранный на известном под десятком наименований . Для начала стоит взять микросхему в DIP корпусе, её легче паять на макетной плате (для примера используем безпаечную макетную плату).
Собираем элементы согласно схемы. Получилось нечто подобное:
Теперь подробней об элементах схемы:
Конденсатор С1 – основной элемент задающий частоту работы нашего ШИМ регулятора . В данном случае мы установили конденсатор емкостью 10nF или 0,001мкФ (обозначается на корпусе цифрой 102). При этом частота генератора будет около 35 кГц. Возможно, вам придется снизить частоту работы схемы, для этого нужно УВЕЛИЧИТЬ емкость конденсатора С1.
Диод D3 нужен для «сброса» обратных индуктивных выбросов напряжения, откуда они берутся – пока не задумывайтесь, курс школьной физики вспомним позже… Главное, обратите внимание – диод должен быть Шоттки!!! Простой выпрямительный диод (не fast) не способен качественно работать на таких частотах и быстро отправится в мир иной, в кремниевую долину.
По поводу mosfet транзистора… Подойдет любой транзистор, подходящий вам по величине тока. Не нужно пытаться поставить транзистор с пятикратным запасом по току, учтите, чем мощнее mosfet, тем больше емкость его затвора и соответственно, требуется большее время для зарядки затвора. При долгом заряде затвора, транзистор работает в тяжелом переходном режиме и начинает вызывать на земле глобальное потепление, впрочем, это быстро заканчивается гибелью транзистора. В этом случае, и нужно уменьшить частоту генератора, увеличив емкость С1.
Схема работоспособна при питании от 5 до 18 Вольт, для большего напряжения нужно обеспечить снижение напряжения питания микросхемы таймера, например, через интегральный .
Схема регулятора основанного на широтно-импульсной модуляции или просто , может быть использована для изменения оборотов двигателя постоянного тока на 12 вольт. Регулирование частоты вращения вала при помощи ШИМ дает большую производительность, чем при использовании простого изменения постоянного напряжения подаваемого на двигатель.
Шим регулятор оборотов двигателя
Двигатель подключен к полевому транзистору VT1, который управляется ШИМ мультивибратором, построенным на популярном таймере NE555. Из-за применения схема регулирования оборотов получилась достаточно простой.
Как уже было сказано выше, шим регулятор оборотов двигателя выполнен с помощью простого генератора импульсов вырабатываемого нестабильным мультивибратором с частотой 50 Гц выполненного на таймере NE555. Сигналы с выхода мультивибратора обеспечивают смещение на затворе MOSFET транзистора.
Длительность положительного импульса можно регулировать переменным резистором R2. Чем больше ширина положительного импульса поступающего на затвор MOSFET транзистора, тем больше мощность поступает на двигатель постоянного тока. И наоборот чем уже ширина его, тем меньше мощности передается и как следствие понижаются обороты двигателя . Данная схема может работать от источника питания в 12 вольт.
Характеристики транзистора VT1 (BUZ11):
- Тип транзистора: MOSFET
- Полярность: N
- Максимальная рассеиваемая мощность (Вт): 75
- Предельно допустимое напряжение сток-исток (В): 50
- Предельно допустимое напряжение затвор-исток (В): 20
- Максимально допустимый постоянный ток стока (А): 30
Недавно возникла надобность в регулировки зарядного тока в зарядном устройстве, ну и как полагается в таких случаях, я немного порывшись в интернете нашёл простенькую схему шим-регулятора на таймере 555 .
Данный шим регулятор хорошо подходит для регулировки:
Оборотов двигателя
Яркости свечения светодиодов
Регулировки тока в зарядном устройстве
Схема отлично работает в диапазоне до 16В без переделки. Полевой транзистор практически не греется в нагрузке до 7А, поэтому в радиаторе не нуждается.
Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно.
Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел - подбирайте С1, свист часто идет от него.