대부분의 아날로그 전자 회로 에는 적절한 균형 작동을 위해 이중 전원 공급 레일이 필요합니다. 이것은 연산 증폭기 회로를 설계하는 경우 특히 중요합니다. A / D 컨버터, 연산 증폭기 및 비교기와 같은 디지털 시스템 에도 음의 공급 전압이 필요합니다. 이 모든 경우에 전류 요구 사항은 낮지 만, 이러한 -5V 공급을 생성하는 것은 일반적으로 많은 수의 개별 및 집적 회로 구성 요소를 사용하는 경우 비용이 많이 들고 비효율적입니다. 따라서이 튜토리얼에서는 USB 포트에서 전원을 공급 받을 수있는 간단한 저 전류 듀얼 5V 전원 공급 장치 회로 를 구축하는 방법을 배웁니다. 마찬가지로 이전에 + 12V 및 -12V 이중 전원 공급 장치 회로를 구축했습니다.
단일 전압을 분할하는 방법은 많지만 가상 접지 전위는 일정하지 않습니다. 이중 극성 전압을 얻기 위해 두 개의 배터리를 사용하면 당연히 하나의 배터리가 다른 배터리보다 빨리 소모되고 균형 잡힌 이중 극성 전압을 유지하기가 어려워집니다. 저항 전위 분배기를 사용하면 열과 분할 전압이 안정적이지 않아 일부 전력이 소실됩니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 Renesas의 ICL7660이라는 CMOS 전압 컨버터 IC를 사용할 것 입니다.
ICL7660
ICL7660 및 ICL7660A는 + 1.5V ~ + 10.0V의 입력 전압 범위를 -1.5V ~ -10.0V의 출력 전압 범위로 변환 하는 모 놀리 식 CMOS 차지 펌프 전압 변환기 입니다.
ICL7660 및 ICL7660A에는 두 개의 외부 커패시터를 제외하고 네거티브 전압 컨버터를 완성하는 데 필요한 모든 회로가 포함되어 있습니다. 장치의 작동은 아래 주어진 이상적인 전압 변환기 이론에 의해 가장 잘 이해 될 수 있습니다.
첫 번째 절반주기 동안 스위치 S1 및 S3이 닫힙니다 (참고:이 절반주기 동안 스위치 S2 및 S4가 열립니다). 커패시터 C1은 전압 V +로 충전됩니다. 작동의 두 번째 반주기 동안 스위치 S2와 S4가 닫힙니다 (참고:이 반주기 동안 스위치 S1과 S3가 열립니다). 커패시터 C1의 전압은 V + 볼트만큼 음으로 이동합니다. 그런 다음 이상적인 스위치를 가정하고 C2에 부하가 없다고 가정하면 Charge가 C1에서 C2로 전송됩니다. 따라서 반전 된 V + 전압은 C2에서 사용할 수 있습니다. ICL7660 및 ICL7660A 작동은 전압 변환기의 이상적인 작동과 유사합니다.
ICL7660 애플리케이션 팁:
- 커패시터 C2는 디바이스 래치 업을 방지하기 위해 IC2 근처에 배치해야합니다. ICL7660의 경우 10V, ICL7660A의 경우 12V 이상을 제공하지 마십시오.
- 3.5V 이상의 공급 전압을 위해 LV 단자를 GROUND에 연결하지 마십시오.
- 극성 커패시터를 사용할 때 C1의 '+'단자는 ICL7660 및 ICL7660A의 핀 2에 연결해야하며 C2의 '+'단자는 GROUND에 연결해야합니다.
- 최상의 성능을 위해 C1 및 C2 대신 낮은 값의 ESR 커패시터를 사용하십시오.
- USB와 회로 사이의 와이어 거리가 긴 경우 버퍼 커패시터를 입력 전원에 연결할 수 있습니다.
- 이 회로의 출력 전류는 40mA로 제한됩니다. 최대 100mA의 전류 요구 사항의 경우 IC MAX660을 U1 대신 사용할 수 있습니다.
5v 전원 공급 장치 회로 및 작동:
ICL760을 사용 하는 전체 ± 5v 전원 공급 회로 다이어그램 은 다음과 같습니다. + 5V의 입력 전압은 노트북 / 컴퓨터의 USB 포트 또는 충전기 / 어댑터에서 얻을 수 있습니다.
회로는 2 개의 커패시터 (C1 및 C2)와 함께 약 ICL7660 (U1)에 의해 구축됩니다. USB의 5V 출력은 U1의 핀 8에 제공됩니다. IC U1과 커패시터 (C1 및 C2)는 + 5V를 -5V로 변환하는 전압 인버터 섹션을 형성합니다. 변환 된 -5V 전원은 U1의 핀 5에서 사용할 수 있습니다. 따라서 이중 전원 5V 공급은 커넥터 J2에서 사용할 수 있습니다.
하드웨어에 구축하기 전에 Proteus에서 회로를 시뮬레이션했습니다.
듀얼 (±) 5V USB 전원 공급 회로 테스트:
위에 표시된 회로도에 따라 PCB / 브레드 보드에 회로를 조립합니다. 커패시터 C2를 IC U1에 가깝게 배치합니다. 회로가 PCB에 납땜 된 경우 IC는 적절한 IC베이스로 고정되어야합니다. 5v 전원 공급 장치 회로 가 구축 되면 다음과 같이 보일 것입니다.
회로를 테스트하려면 USB를 노트북이나 보조 배터리 또는 USB에 연결하여 회로에 전원을 공급합니다. 접지를 기준으로 멀티 미터를 사용하여 J2의 출력 전압을 확인합니다. 아래 주어진 테스트 비디오 에서 멀티 미터는 4.9V를 표시하는 동안 양극 레일에 연결됩니다. 그런 다음 멀티 미터가 IC의 출력 (즉, ICL7660의 핀 5)에 연결되면 -4.7V가 표시됩니다.
아래는 시뮬레이션입니다
회로를 이해 하고 ICL7660 IC를 사용하여 이중 전원 공급 회로 를 구축하는 방법을 배웠기를 바랍니다. 질문이 있으시면 댓글 섹션에 남겨 주시거나 더 기술적 인 질문이있는 경우 포럼을 사용하십시오. 부스트 컨버터 회로, 벅 컨버터 회로, 가변 전원 회로, SMPS 회로, 파워 뱅크 회로 등과 같은 다양한 회로를 포함하는 다른 전원 공급 회로도 확인하십시오.