Умножитель напряжения для одиночного импульса

Иногда необходимо с помощью микроконтроллера сформировать импульс, амплитуда которого выше, чем напряжение питания микроконтроллера. Схема на Рисунке 1 позволяет вырабатывать 14-вольтовые импульсы из напряжения источника питания 5 В. Небольшое изменение схемы обеспечивает генерацию импульса с уровнями 5 и 12 В для программирования фьюз-битов в микроконтроллерах Atmel (Рисунок 2). Такой подход экономичен, поскольку сочетает в себе функции умножителя напряжения и усилителя импульсов. Кроме того, преимуществом этого метода является отсутствие помех, которые возникали бы при постоянно работающем импульсном источнике питания.

Выбор батареек для промышленных и бытовых устройств интернета вещей

Простая схема вырабатывает одиночные импульсы амплитудой 14 В при напряжении источника питания 5 В.
Рисунок 1. Простая схема вырабатывает одиночные импульсы амплитудой 14 В при напряжении
источника питания 5 В.

В схеме на Рисунке 1 при «лог. 0» на выходе микроконтроллера конденсаторы C1 и C2 параллельно заряжаются почти до 5 В. Когда уровень выхода микроконтроллера переключается на 5 В, конденсаторы фактически оказываются включенными последовательно с выходом микроконтроллера, в результате чего амплитуда импульса приближается к утроенному напряжению источника питания. C1 заряжается через диод D1, а резистор R1 ограничивает зарядный ток, получаемый с выхода микроконтроллера, несколькими миллиамперами. Конденсатор разряжается через диод D2 и резистор R3.

Этот вариант схемы на Рисунке 1 формирует импульсы программирования фьюз-битов для микроконтроллеров AVR.
Рисунок 2. Этот вариант схемы на Рисунке 1 формирует импульсы программирования
фьюз-битов для микроконтроллеров AVR.

Во время выходного импульса заряд конденсатора C1 должен обеспечивать током как базы транзисторов Q1 и Q2, так и нагрузку. Поскольку падение напряжения на диодах снижается по мере уменьшения тока через них, по истечении времени заряда, равного нескольким постоянным времени, падение напряжения на диодах составляет всего пару сотен милливольт. Следовательно, есть возможность получить импульсы, почти в три раза превышающие напряжение источника питания. Когда импульсы следуют непрерывно или когда они возникают в течение нескольких постоянных времени цепи нагрузки, из выходного сигнала вычитаются падения напряжений на диодах, составляющие примерно 1.5 В. Дополнительные потери могут возникать из-за падения напряжения на выходном сопротивлении микроконтроллера и из-за напряжения насыщения транзисторов. Потери, связанные с насыщением, можно снизить, уменьшив сопротивления резисторов R2 и R4, но следует иметь в виду, что уменьшение этих сопротивления увеличивает скорость спада выходного импульса. Для некоторых приложений диод D1 можно исключить, а D2 заменить резистором, но результатом будет большее время заряда и более быстрый разряд конденсаторов. Для некоторых приложений эти компромиссы приемлемы.

Схема на Рисунке 2 вырабатывает программирующий импульс для микроконтроллеров AVR с уровнями 5 и 12 В и длительностью в пару сотен миллисекунд, необходимых микросхеме. Поскольку теперь при «лог. 0» на выходе микроконтроллера выходное напряжение схемы должно составлять 5 В, второй транзистор не нужен, а выходное напряжение берется непосредственно с катода диода D2. В связи с тем, что выходное напряжение должно составлять всего 12 В, конденсатор C2 заряжается от делителя напряжения. Он заряжается только до напряжения 2 В, которое затем добавляется к напряжению 10 В, представляющему собой сумму напряжений на конденсаторе C1 и на выходе микроконтроллера. Получить с этой схемой «бесплатный обед» невозможно. Если запуск импульса происходит до того, как резисторы R3 и R4 достаточно зарядят конденсатор C2 (60 кОм × 100 мкФ = 6 с), амплитуда импульса будет ниже ожидаемой. Можно сократить время заряда схемы, уменьшив номиналы конденсаторов. Наибольшее влияние оказывает конденсатор C2 из-за высокоомного пути его зарядки. Однако уменьшение емкостей конденсаторов ускоряет спад выходного импульса.

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 370
сейчас смотрят 40
представлено поставщиков 1573
загружено
позиций
25 067 862