IC 555 là một thiết bị cực kỳ hữu ích và linh hoạt có thể được ứng dụng để cấu hình nhiều mạch hữu ích trong lĩnh vực điện tử. Một tính năng rất hữu ích của IC này là khả năng tạo ra các xung PWM có thể được đo kích thước hoặc xử lý theo nhu cầu của ứng dụng hoặc mạch.

PWM là gì

PWM là viết tắt của điều chế độ rộng xung, một quá trình liên quan đến việc kiểm soát độ rộng xung, hoặc các khoảng thời gian BẬT / TẮT hoặc các đầu ra logic được tạo ra từ một nguồn cụ thể như mạch dao động hoặc vi điều khiển.

Về cơ bản PWM được sử dụng để đo kích thước hoặc cắt điện áp đầu ra hoặc công suất của một tải cụ thể theo yêu cầu cá nhân hoặc ứng dụng.

Đây là một cách kỹ thuật số để kiểm soát công suất và hiệu quả hơn các phương pháp tương tự hoặc tuyến tính.
Có nhiều ví dụ minh họa việc sử dụng hiệu quả PWM trong việc kiểm soát các tham số đã cho.

Nó được sử dụng để điều khiển tốc độ của động cơ DC, trong bộ nghịch lưu để điều khiển RMS của AC đầu ra hoặc cho tạo ra các đầu ra sóng sin đã sửa đổi .

Nó cũng có thể được nhìn thấy trong bộ nguồn SMPS để điều khiển điện áp đầu ra đến mức chính xác.
Nó cũng được áp dụng trong các mạch trình điều khiển LED để kích hoạt chức năng làm mờ LED.

Nó được sử dụng rộng rãi trong cấu trúc liên kết buck / boost để tạo ra điện áp bước xuống hoặc tăng dần mà không cần sử dụng máy biến áp cồng kềnh.

Vì vậy, về cơ bản nó có thể được sử dụng để điều chỉnh tham số đầu ra theo sở thích riêng của chúng ta.

Với rất nhiều tùy chọn ứng dụng thú vị, có nghĩa là phương pháp này có thể quá phức tạp hoặc tốn kém để cấu hình ??

Câu trả lời chắc chắn là không. Trong thực tế, nó có thể được thực hiện rất đơn giản bằng cách sử dụng một IC duy nhất là LM555.

Về cơ bản có hai phương pháp mà thông qua đó IC 555 có thể được sử dụng để tạo ra đầu ra điều chế độ rộng xung. Phương pháp đầu tiên là chỉ sử dụng một IC 555 duy nhất và một vài bộ phận liên quan như điốt, chiết áp và tụ điện. Phương pháp thứ hai là sử dụng cấu hình IC 555 đơn ổn tiêu chuẩn và sử dụng tín hiệu điều chế bên ngoài.

IC 555 PWM sử dụng Điốt

Phương pháp đầu tiên là đơn giản nhất và hiệu quả, sử dụng cấu hình như hình dưới đây:

“bộ phân áp với hai nguồn điện áp ”

Trình diễn Video

Cách làm việc của hai diode IC 555 PWM mạch điện khá đơn giản. Thực tế nó là một thiết kế multivibrator tiêu chuẩn đáng kinh ngạc ngoại trừ điều khiển giai đoạn BẬT / TẮT độc lập của đầu ra.

Như chúng ta biết rằng thời gian BẬT của mạch PWM IC 555 được quyết định bởi thời gian mà tụ điện của nó sạc ở mức 2/3 Vcc thông qua điện trở chân số 7, và thời gian TẮT được xác định bởi thời gian phóng điện của tụ dưới 1/3 Vcc thông qua chính chân số 7.

Trong mạch PWM đơn giản ở trên, hai thông số này có thể được đặt hoặc cố định độc lập thông qua một chiết áp và thông qua một vài điốt phân đôi.

Diode bên trái có cực âm được kết nối với chân số 7 phân tách thời gian TẮT, trong khi diode bên phải có cực dương kết nối với chân số 7 phân tách thời gian BẬT của đầu ra IC.

Khi mà chiết áp cánh tay trượt nhiều hơn về phía bên trái của diode, nó làm cho thời gian phóng điện giảm, do điện trở trên đường phóng điện của tụ điện thấp hơn. Điều này dẫn đến tăng thời gian BẬT và giảm thời gian TẮT của IC PWM.

“bước sóng của ánh sáng đỏ trong angstrom ”

Ngược lại, khi thanh trượt của nồi hướng về phía diode bên phải nhiều hơn, nó làm cho thời gian BẬT giảm xuống do điện trở của nồi trên đường nạp của tụ điện giảm xuống. Điều này dẫn đến việc tăng khoảng thời gian TẮT và giảm thời gian BẬT của các PWM đầu ra IC.

2) IC 555 PWM sử dụng điều chế bên ngoài

Phương pháp thứ hai hơi phức tạp hơn phương pháp trên và yêu cầu một DC thay đổi bên ngoài trên chân số 5 (đầu vào điều khiển) của IC để thực hiện độ rộng xung thay đổi tương ứng ở đầu ra IC.

Hãy cùng tìm hiểu cấu hình mạch đơn giản sau:

Sơ đồ chân IC 555

Sơ đồ cho thấy IC 555 được nối dây trong một chế độ đa điều khiển đơn ổn định dễ dàng. Chúng ta biết rằng ở chế độ này, IC có thể tạo ra một xung dương ở chân số 3 để đáp ứng với mọi kích hoạt âm duy nhất tại chân số 2 của nó.

Xung tại chân số 3 duy trì trong một số khoảng thời gian định trước tùy thuộc vào giá trị của Ra và C.Chúng ta cũng có thể thấy chân số 2 và chân số 5 được gán tương ứng là đầu vào xung nhịp và điều chế.

Đầu ra được lấy từ chân số 3 thông thường của chip.

Trong cấu hình đơn giản ở trên, IC 555 được thiết lập để tạo ra các xung PWM cần thiết, nó chỉ yêu cầu một xung sóng vuông hoặc một đầu vào xung nhịp tại chân số 2 của nó, xác định tần số đầu ra và đầu vào điện áp thay đổi ở chân số 5 mà biên độ hoặc mức điện áp quyết định kích thước độ rộng xung ở đầu ra.

Các xung ở chân số 2 tạo ra sóng tam giác xen kẽ tương ứng tại chân số 6/7 của IC, có độ rộng được xác định bởi các thành phần định thời RA và C.

Sóng tam giác này được so sánh với số đo tức thời của điện áp được áp dụng tại chân số 5 để xác định kích thước các xung PWM ở đầu ra chân số 3.

Nói một cách đơn giản, chúng ta chỉ cần cung cấp một nhóm xung tại chân số 2 và một điện áp thay đổi ở chân số 5 để đạt được các xung PWM cần thiết tại chân số 3 của IC.

Biên độ của điện áp tại chân số 5 sẽ chịu trách nhiệm trực tiếp trong việc làm cho xung PWM đầu ra mạnh hơn hoặc yếu hơn, hoặc đơn giản là dày hơn hoặc mỏng hơn.

Điện áp điều chế có thể là tín hiệu dòng điện rất thấp, nhưng nó sẽ cho kết quả dự kiến.

Ví dụ, giả sử chúng ta áp dụng một sóng vuông 50 Hz ở chân # 2 và 12V không đổi ở chân # 5, kết quả ở đầu ra sẽ hiển thị PWMs với RMS là 12V và tần số 50Hz.

Để giảm RMS, chúng ta chỉ cần giảm điện áp ở chân số 5. Nếu chúng tôi thay đổi nó, kết quả sẽ là một PWM khác nhau với các giá trị RMS khác nhau.

Nếu RMS thay đổi này được áp dụng cho giai đoạn trình điều khiển mosfet ở đầu ra, bất kỳ tải nào được hỗ trợ bởi mosfet cũng sẽ phản hồi với các kết quả cao và thấp khác nhau tương ứng.

Nếu một động cơ được kết nối với mosfet, nó sẽ phản hồi với các tốc độ khác nhau, một đèn có cường độ ánh sáng khác nhau trong khi một biến tần có tương đương sóng sin được sửa đổi.

“MOSFET hoạt động như thế nào ”

Dạng sóng đầu ra

Cuộc thảo luận trên có thể được chứng kiến và xác minh từ hình minh họa dạng sóng dưới đây:

Dạng sóng trên cùng đại diện cho điện áp điều chế ở chân số 5, phần phồng ở dạng sóng thể hiện điện áp tăng và ngược lại.

Dạng sóng thứ hai đại diện cho xung đồng hồ thống nhất được áp dụng tại chân số 2. Nó chỉ để cho phép IC chuyển đổi ở một tần số nhất định, nếu không có tần số này thì IC sẽ không thể hoạt động như một thiết bị tạo PWM.

Dạng sóng thứ ba mô tả quá trình tạo PWM thực tế tại chân số 3, chúng ta có thể thấy rằng độ rộng của các xung tỷ lệ thuận với tín hiệu điều chế đỉnh.

Các độ rộng xung tương ứng với 'chỗ phình' có thể được nhìn thấy là rộng hơn nhiều và cách đều nhau, tương ứng trở nên mỏng hơn và thưa hơn khi mức điện áp điều chế giảm.

Khái niệm trên có thể được áp dụng rất dễ dàng và hiệu quả trong các ứng dụng điều khiển công suất như đã thảo luận trước đó trong bài viết trên.

Cách tạo chu kỳ nhiệm vụ 50% cố định từ mạch IC 555

Hình dưới đây cho thấy một cấu hình đơn giản sẽ cung cấp cho bạn một PWM chu kỳ nhiệm vụ 50% cố định trên chân số 3 của nó. Ý tưởng được trình bày trong một trong các bảng dữ liệu IC 555 và thiết kế này trông rất thú vị và hữu ích cho các ứng dụng cần giai đoạn tạo chu kỳ nhiệm vụ cố định 50% đơn giản và nhanh chóng.