使用555定时器来构建电荷泵威廉希尔官方网站

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 的正负电荷泵威廉希尔官方网站 。

什么是电荷泵威廉希尔官方网站 ？

电荷泵是一种由二极管和电容器组成的威廉希尔官方网站 ，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，与每个威廉希尔官方网站 一样，该威廉希尔官方网站 也有一些优点和缺点，我们将在本文后面讨论。

要了解威廉希尔官方网站 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威廉希尔官方网站 的原理图。

电荷泵升压威廉希尔官方网站

为了更好地理解威廉希尔官方网站 ，假设我们使用理想二极管和电容器来构建图 1所示的威廉希尔官方网站 。此外，我们假设威廉希尔官方网站 达到稳态并且电容器已充满电。此外，考虑到这些条件，我们没有连接到该威廉希尔官方网站 的负载，工作原理如下所述。

借助图 1 和图 2，我们将解释电荷泵威廉希尔官方网站 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威廉希尔官方网站 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。

这就是电荷泵升压威廉希尔官方网站 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。

在威廉希尔官方网站 的下一个阶段，即位置 3 和位置 4，将同时发生相同的现象，我们将在威廉希尔官方网站 的输出端获得稳定的-10V DC。

这就是负电荷泵威廉希尔官方网站 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 的威廉希尔官方网站 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

330欧姆电阻 - 2

12V 直流电源 - 1

通用单线 - 18

通用面包板 - 1

原理图，示意图

电荷泵升压器威廉希尔官方网站 ：

电荷泵逆变器威廉希尔官方网站 ：

为了演示，威廉希尔官方网站 在原理图的帮助下构建在无焊面包板上。所有组件都尽可能靠近和整齐放置，以减少不必要的噪声和纹波。

计算

需要计算 555 定时器 IC 的 PWM 频率和占空比，所以我已经在这个555 定时器非稳定威廉希尔官方网站 计算器工具的帮助下继续计算了 555 定时器的频率和占空比。

对于实际威廉希尔官方网站 ，我使用了相当高的10 kHz 频率，以减少威廉希尔官方网站 中的纹波。下图是计算

正负电荷泵威廉希尔官方网站 的测试设置

为了测试威廉希尔官方网站 ，使用以下工具和设置，

12V 开关电源 （SMPS）

Meco 108B+ 万用表

Meco 450B+ 万用表

Hantech 600BE USB PC 示波器

为了构建威廉希尔官方网站 ，使用了 1% 的金属膜电阻器，并且没有考虑电容器的容差。测试期间室温为30摄氏度。

这里输入电压为 5V，我已将 12V 电源连接到 5V 7805 稳压器。所以整个系统由+5V DC供电。

上图显示555定时器IC的频率为8KHz，这是因为电阻和电容的容差因素。

从上面两张图，你可以计算出威廉希尔官方网站 的占空比为63%。我已经事先测量过了，所以我不会再计算了。

接下来在上图中，可以看出，当我连接了9.1K的负载时，倍压器和电压逆变器威廉希尔官方网站 的输出电压都下降了很多。

流经 9.1K 电阻的电流可以很容易地用欧姆定律计算出来，对于倍压器威廉希尔官方网站 和电压逆变器威廉希尔官方网站 ，结果是1.21mA，结果是0.64mA。

现在只是为了好玩，让我们看看如果我们连接一个 1K 电阻作为负载会发生什么。你可以看到倍压器威廉希尔官方网站 ，它不处于用于为任何东西供电的状态。

输出端的纹波非常惊人。如果你试图用这种电源为任何东西供电，那肯定会毁了你的一天。

为了澄清，这里有一些威廉希尔官方网站 的特写镜头。

进一步增强

该威廉希尔官方网站 可以进一步修改以满足特定应用的特定需求。

为了产生更好的结果，可以将威廉希尔官方网站 内置到穿孔板或 PCB 中。

可以加一个电位器，进一步提高555威廉希尔官方网站 的输出频率

纹波可以通过使用更高值的电容器或仅通过使用更高频率的 PWM 信号来降低。

可以在威廉希尔官方网站 的输出端添加一个 LDO，以获得相对恒定的输出电压。

应用

该威廉希尔官方网站 可用于许多不同的应用，例如：

您可以使用此威廉希尔官方网站 驱动运算放大器

借助该威廉希尔官方网站 也可以驱动 LCD。

借助具有双极性电源的电压逆变器威廉希尔官方网站 运算放大器。

您还可以驱动需要 +12V 电源才能进入工作状态的前置放大器威廉希尔官方网站 。