El IC 555 es un dispositivo extremadamente útil y versátil que se puede aplicar para configurar muchos circuitos útiles en el campo de la electrónica. Una característica muy útil de este IC es su capacidad para generar pulsos PWM que se pueden dimensionar o procesar según las necesidades de la aplicación o del circuito.
¿Qué es PWM?
PWM significa modulación de ancho de pulso, un proceso que involucra el control de los anchos de pulso, o los periodos ON / OFF o salidas lógicas que se generan a partir de una fuente particular, como un circuito oscilador o un microcontrolador.
Básicamente, PWM se utiliza para dimensionar o recortar el voltaje o la potencia de salida de una carga en particular según los requisitos individuales o de la aplicación.
Es una forma digital de controlar la potencia y es más eficaz que los métodos analógicos o lineales.
Hay muchos ejemplos que ilustran el uso eficaz de PWM para controlar los parámetros dados.
Se utiliza para controlar la velocidad de motores DC, en inversores para controlar el RMS de la salida AC o para producir salidas de onda sinusoidal modificadas .
También se puede ver en las fuentes de alimentación SMPS para controlar el voltaje de salida a niveles precisos.
También se aplica en circuitos de controlador de LED para permitir el funcionamiento de atenuación de LED.
Se usa ampliamente en topologías reductoras / elevadoras para derivar voltajes reducidos o elevados sin usar transformadores voluminosos.
Entonces, básicamente, se puede usar para adaptar un parámetro de salida según nuestras propias preferencias.
Con tantas opciones de aplicación interesantes, ¿significa que el método puede ser demasiado complicado o costoso de configurar?
La respuesta es definitivamente no. De hecho, se puede implementar de manera muy simple utilizando un solo IC, el LM555.
Básicamente, existen dos métodos mediante los cuales el IC 555 se puede utilizar para generar una salida de modulación de ancho de pulso. El primer método es usar un solo IC 555 y algunas partes asociadas, como diodos, un potenciómetro y un capacitor. El segundo método consiste en utilizar una configuración IC 555 monoestable estándar y utilizar una señal de modulación externa.
IC 555 PWM usando diodos
El primer método es el más simple y eficaz, que utiliza la configuración que se muestra a continuación:
Demostración en video
El funcionamiento del circuito PWM IC 555 de dos diodos que se muestra arriba es bastante simple. De hecho es un diseño multivibrador astable estándar con la excepción de un control de período de encendido / apagado independiente de la salida.
Como sabemos, el tiempo de ENCENDIDO del circuito IC 555 PWM se decide por el tiempo que tarda su capacitor en cargarse al nivel de 2/3 Vcc a través de la resistencia del pin # 7, y el tiempo de APAGADO está determinado por el tiempo de descarga del capacitor por debajo de 1/3 Vcc a través del pin # 7.
En el circuito PWM simple anterior, estos dos parámetros se pueden configurar o fijar de forma independiente a través de un potenciómetro y a través de un par de diodos bifurcantes.
El diodo del lado izquierdo que tiene su cátodo conectado con el pin n. ° 7 separa el tiempo de apagado, mientras que el diodo del lado derecho que tiene su ánodo conectado al pin n. ° 7 separa el tiempo de encendido de la salida IC.
Cuando el potenciómetro El brazo deslizante está más hacia el diodo del lado izquierdo, hace que el tiempo de descarga disminuya, debido a la menor resistencia en la ruta de descarga del capacitor. Esto da como resultado un aumento en el tiempo de ENCENDIDO y una disminución en el tiempo de APAGADO del IC PWM.
Por el contrario, cuando el control deslizante de la olla está más hacia el diodo del lado derecho, hace que el tiempo de ENCENDIDO disminuya debido a la disminución de la resistencia de la olla en la ruta de carga del capacitor. Esto da como resultado un aumento en el período de APAGADO y una disminución en los períodos de ENCENDIDO de los PWM de salida del IC.
2) IC 555 PWM usando modulación externa
El segundo método es un poco más complejo que el anterior y requiere una CC variable externa en el pin # 5 (entrada de control) del IC para implementar el ancho de pulso que varía proporcionalmente en la salida del IC.
Aprendamos la siguiente configuración de circuito simple:
Pin del IC 555
El diagrama muestra el IC 555 cableado en un modo multivibrador monoestable fácil. Sabemos que en este modo el IC puede generar un pulso positivo en el pin # 3 en respuesta a cada disparo negativo en su pin # 2.
El pulso en el pin # 3 se mantiene durante un período de tiempo predeterminado dependiendo de los valores de Ra y C. También podemos ver el pin # 2 y el pin # 5 asignados como entradas de reloj y modulación respectivamente.
La salida se toma del pin # 3 habitual del chip.
En la configuración sencilla anterior, el IC 555 está listo para generar los pulsos PWM requeridos, solo requiere un pulso de onda cuadrada o una entrada de reloj en su pin n. ° 2, que determina la frecuencia de salida, y una entrada de voltaje variable en el pin n. ° 5 cuya amplitud o el nivel de voltaje decide las dimensiones del ancho de pulso en la salida.
Los pulsos de un pin n. ° 2 generan ondas triangulares alternantes correspondientemente en el pin n. ° 6/7 del IC, cuyo ancho está determinado por los componentes de temporización RA y C.
Esta onda triangular se compara con la medida instantánea de voltaje aplicada en el pin n. ° 5 para dimensionar los pulsos de PWM en la salida del pin n. ° 3.
En palabras simples, solo necesitamos suministrar un tren de pulsos en el pin n. ° 2 y un voltaje variable en el pin n. ° 5 para lograr los pulsos PWM requeridos en el pin n. ° 3 del IC.
La amplitud del voltaje en el pin # 5 será directamente responsable de hacer que los pulsos PWM de salida sean más fuertes o más débiles, o simplemente más gruesos o más delgados.
El voltaje de modulación puede ser una señal de corriente muy baja, pero daría los resultados esperados.
Por ejemplo, supongamos que aplicamos una onda cuadrada de 50 Hz en el pin n. ° 2 y una constante de 12 V en el pin n. ° 5, el resultado en la salida mostrará PWM con un valor eficaz de 12 V y una frecuencia de 50 Hz.
Para reducir el RMS solo necesitamos bajar el voltaje en el pin # 5. Si lo variamos, el resultado será un PWM variable con valores RMS variables.
Si este RMS variable se aplica a una etapa de controlador mosfet en la salida, cualquier carga que sea soportada por el mosfet también responderá con resultados altos y bajos correspondientes.
Si un motor está conectado al mosfet, responderá con velocidades variables, una lámpara con intensidades de luz variables mientras que un inversor con equivalentes de onda sinusoidal modificada.
La forma de onda de salida
La discusión anterior se puede presenciar y verificar a partir de la siguiente ilustración de forma de onda:
La forma de onda más alta representa el voltaje de modulación en el pin # 5, el abultamiento en la forma de onda representa el voltaje ascendente y viceversa.
La segunda forma de onda representa el pulso de reloj uniforme aplicado en el pin # 2. Es solo para permitir que el IC cambie a una cierta frecuencia, sin la cual el IC no podría funcionar como un dispositivo generador de PWM.
La tercera forma de onda representa la generación de PWM real en el pin n. ° 3, podemos ver que el ancho de los pulsos es directamente proporcional a la señal de modulación superior.
Los anchos de pulso correspondientes a la 'protuberancia' pueden verse como mucho más anchos y estrechamente espaciados, lo que proporcionalmente se vuelve más delgado y escaso con la caída en el nivel de voltaje de modulación.
El concepto anterior se puede aplicar muy fácil y eficazmente en aplicaciones de control de potencia como se discutió anteriormente en el artículo anterior.
Cómo generar un ciclo de trabajo fijo del 50% a partir de un circuito IC 555
La siguiente figura muestra una configuración simple que le proporcionará un PWM de ciclo de trabajo fijo del 50% en su pin n. ° 3. La idea se presentó en una de las hojas de datos del IC 555, y este diseño parece muy interesante y útil para aplicaciones que necesitan una etapa de generador de ciclo de trabajo fijo al 50% simple y rápido.
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