IC 555 PWM ジェネレータ - パルス幅変調回路の考察

パルス幅変調 (PWM) は、電気回路設計に不可欠な技術です。完全な電力伝送と非電力伝送を迅速に切り替えることにより、電気コンポーネント間の電力伝送を制御します。それでは、IC 555 PWM ジェネレーターについて知っておくべきことをすべて見ていきましょう。

パルス幅変調とは?

図 1:緑の丸型 LED パルス幅変調 (PWM) 調光器 PCB

PWM は、電気信号を個別の ON 信号と OFF 信号に分割することで、電気信号の平均電力を減らします。したがって、アプリケーションの要件ごとに回路負荷の出力電力または電圧を調整または調整するのに役立ちます。

平均電圧は、信号のデューティ サイクルによって異なります。

555 タイマー PWM ジェネレータ回路

図 2:IC 555 ピン配置図

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IC 555 タイマー非安定モード回路図

IC 555 タイマーは、時間遅延、パルス生成、発振、パルス幅変調など、さまざまな回路に使用できます。このセクションでは、非安定マルチバイブレータでの使用を検討しています。

自走または非安定マルチバイブレータ発振器は、安定状態のない発振回路です。

これがその内部回路です。

図 3:IC 555 タイマー非安定モードの回路図

ピン 2 と 6 を接続すると、外部トリガー パルスが不要になります。ピン 4 は外部リセット ピンで、使用していないときは Vcc に関連付ける必要があります。

さらに、ピン 5 を 0.01 uF のコンデンサを介してグランドに接続することにより、外部ノイズを除去します。次に、抵抗 R1、R2、および R3 のタイミング回路を形成して、出力パルス幅を決定します。

ダイオードを使用した IC 555 PWM

ダイオードを使用する IC 555 PWM は、オン/オフ期間の出力制御を備えた標準的な非安定マルチバイブレータのように機能します。 IC 555 は、ダイオード ネットワークとポテンショメータの特性を使用して、オン/オフ期間を決定します。

図 4:ダイオードを使用した IC 555 PWM

まず、上の図に示すように、回路を接続することから始めます。

オン時間は、回路コンデンサを Vcc の 2/3 まで充電するのにかかる時間です。同様に、オフ時間は、コンデンサが Vcc の 1/3 未満に放電するための期間です。

そして、回路のオン/オフ時間を設定する方法は次のとおりです

まず、オン/オフ時間は独立して設定することも、分岐ダイオードとポテンショメータを介して固定することもできます。適切なサイド ダイオードは、IC 555 回路のオン時間を分割します。カソードがピン7に接続されている左側のダイオードは、コースのオフ時間を分割します。

次に、ポテンショメータを使用して、ダイオード ネットワーク全体の抵抗を変化させることができます。ポテンショメータのアームが左にスライドすると、左側のダイオードの放電時間が減少します。放電時間が短くなると、IC 555 タイマーのオン時間が長くなり、オフ時間が短くなります。

ただし、ポテンショメータ アームを右にスライドさせると、オフ時間が減少し、オン時間が増加します。

外部変調を使用した IC 555 PWM

以下の回路では、IC 555 を単安定マルチバイブレータ モードで接続しています。ピン 2 で負のトリガーが発生するたびに、IC 555 はピン 3 で正のパルスを生成します。さらに、ピン 3 は、C と Ra の値に応じて設定された期間、振動を保持します。

図 5:外部変調を使用した IC 555 PWM

ピン 2 と 5 を回路からのクロックおよび変調入力としてそれぞれ割り当てます。そして、コースをうまく設定すれば、ピン 3 から出力が得られるはずです。

また、この回路では、ピン 2 でクロック入力または方形波パルスを提供する必要があります。これにより、出力の周波数を設定できます。さらに、電圧レベルまたは振幅がパルス幅寸法を設定するピン 5 に情報を適用します。

したがって、ピン 2 のパルスは、フック 6/7 で交互の三角波を生成します。ここで、C と Ra の値によって三角波の幅が決まります。

ピン 2 に複数のパルスを適用し、ピン 5 の電圧を変更すると、必要な PWM パルスがピン 3 に設定されます。ピン 5 の電圧の振幅によって、出力 PWM パルスが細くまたは太くなります。

IC 555 回路から固定の 50% デューティ サイクルを生成する方法

下の図に示すように回路を接続して、555 タイマー全体で固定の 50% デューティ サイクルを生成します。

図 6:50% のデューティ サイクルを生成する方法

IC 555 データシートの 1 つでセットアップを見つけることができます。ピン 3 で 50% のデューティ サイクルを提供します。さらに、この設計は、高速で簡単な 50% の固定デューティ サイクルを必要とするタスクやプロセスにとって重要です。

結論

結論として、IC 555 タイマーは、RC ネットワークによって決定されるさまざまな出力波形を提供します。

その結果、デューティ サイクル発振器、パルス位置変調、デジタル ロジック プローブ、および DC 出力電圧レギュレータに適用されます。

スイッチモード電源 (SMPS) で使用して、電圧出力を正確な値に制御することもできます。

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