W tym poście chciałbym zaprezentować sposób wykonaniu układu stabilizującego napięcie 5V o przeciwnej polaryzacji. Jako źródło można wykorzystać napięcie 9V pochodzące z baterii lub z zasilacza.
Głównymi elementami układu będzie regulator napięcia 78L05 oraz konwerter napięć ICL7660.
Jest to 5V regulator napięcia z maksymalnym prądem wyjściowym wynoszącym 100mA. Sprzedawany jest w obudowie TO-92, SO-8 lub SOT89. Stabilizator posiada ochronę przed przegrzaniem oraz przed zwarciem.
Napięcie wejściowe do stabilizatora może wynosić do 30V. Napięcie wyjściowe mieścić się będzie w przedziale od 4,5 do 5,5V. Napięcie Vd czyli wartość napięcia jaka musi być zapewniona na wejściu, by na pewno było uzyskane napięcie wyjściowe musi być większe o minimum 1,7V.
Na rysunku 2 przedstawiłem schemat stabilizatora zawierającego minimalny sposób podłączenia. Wykorzystano w nim tylko dwa kondensatory filtrujące na wejściu oraz na wyjściu układu.
Ja wykonałem trochę bardziej rozbudowany obwód. Dioda D2 zabezpiecza przed odwrotnym podłączeniem zasilania. D1 rozładowuje kondensator C2 na wyjściu lub jeśli wystąpi zwarcie to C1 na wejściu. Przez co pozwala na ochronę stabilizatora przed uszkodzeniem. Dodatkowo pozwala na dużo szybsze odcięcie zasilania.
Jest to układ przetwornicy napięcia, której zadaniem będzie zamiana napicia 5V na -5V. Jego zakres pracy mieści się w przedziale od 1,5V do 10V.
Co do tego układu to nie ma wiele dodatkowych komponentów, należy podłączyć kondensator pomiędzy pin CAP+ i CAP- oraz dodatkowy na wyjściu napięcia ujemnego. GND oraz V+ należy odpowiednio podłączyć do uziemienia oraz do zasilania.
Układ
Poniżej przedstawiam pełny schemat przygotowany w programie Altium Designer. Jak widać na zamieszczonym schemacie całość jest zasilana z 9V, po czym napięcie zostaje przetworzone do 5V. Jest ono następnie podawane na zasilanie ICL7660, który pozwala na wytworzenie napięcia o wartości -5V. Obie te wartości są podawane na wyjście.
Jak można zaobserwować na rysunku 5 układ jest dosyć prosty, zawiera mało elementów, więc tak jak i schemat można całą płytkę wykonać w bardzo krótkim czasie.
Dla przypomnienia dodam, że kondensatory muszą być przystosowane do napięć panujących w układzie. Należy je dobierać z zabezpieczeniem minimalnym wynoszącym 1/3 napięcia pracy. Wobec tego dobrym rozwiązaniem będzie minimum 16V.
Z układu wyprowadzany jest sygnał 5V i -5V oraz dwa razy GND.
Cała płytka została wykonana w tym samym programie.
Dolna warstwa została oblana masą. Będzie to działać dobrze jeśli płytka będzie wykonana w zewnętrznej firmie i otwory będą metalizowane., Jeśli będzie to płytka wykonana w całości w domu, wtedy dobrym pomysłem jest poprowadzenie ścieżek tylko na warstwie dolnej, warstwę górną zostawić jako pole masy.
Bibliografia
[1] L78L00 ST Positive voltage regulators - Datasheet
Głównymi elementami układu będzie regulator napięcia 78L05 oraz konwerter napięć ICL7660.
Układ 78L05
Jest to 5V regulator napięcia z maksymalnym prądem wyjściowym wynoszącym 100mA. Sprzedawany jest w obudowie TO-92, SO-8 lub SOT89. Stabilizator posiada ochronę przed przegrzaniem oraz przed zwarciem.
Napięcie wejściowe do stabilizatora może wynosić do 30V. Napięcie wyjściowe mieścić się będzie w przedziale od 4,5 do 5,5V. Napięcie Vd czyli wartość napięcia jaka musi być zapewniona na wejściu, by na pewno było uzyskane napięcie wyjściowe musi być większe o minimum 1,7V.
Rys. 1. Wygląd układu
Na rysunku 2 przedstawiłem schemat stabilizatora zawierającego minimalny sposób podłączenia. Wykorzystano w nim tylko dwa kondensatory filtrujące na wejściu oraz na wyjściu układu.
Rys. 2. Podłączenie minimalne
Ja wykonałem trochę bardziej rozbudowany obwód. Dioda D2 zabezpiecza przed odwrotnym podłączeniem zasilania. D1 rozładowuje kondensator C2 na wyjściu lub jeśli wystąpi zwarcie to C1 na wejściu. Przez co pozwala na ochronę stabilizatora przed uszkodzeniem. Dodatkowo pozwala na dużo szybsze odcięcie zasilania.
Rys. 3. Podłączenie wykorzystywane
Układ ICL7660
Jest to układ przetwornicy napięcia, której zadaniem będzie zamiana napicia 5V na -5V. Jego zakres pracy mieści się w przedziale od 1,5V do 10V.
Rys 4. Wyprowadzenie
Co do tego układu to nie ma wiele dodatkowych komponentów, należy podłączyć kondensator pomiędzy pin CAP+ i CAP- oraz dodatkowy na wyjściu napięcia ujemnego. GND oraz V+ należy odpowiednio podłączyć do uziemienia oraz do zasilania.
Układ
Poniżej przedstawiam pełny schemat przygotowany w programie Altium Designer. Jak widać na zamieszczonym schemacie całość jest zasilana z 9V, po czym napięcie zostaje przetworzone do 5V. Jest ono następnie podawane na zasilanie ICL7660, który pozwala na wytworzenie napięcia o wartości -5V. Obie te wartości są podawane na wyjście.
Jak można zaobserwować na rysunku 5 układ jest dosyć prosty, zawiera mało elementów, więc tak jak i schemat można całą płytkę wykonać w bardzo krótkim czasie.
Dla przypomnienia dodam, że kondensatory muszą być przystosowane do napięć panujących w układzie. Należy je dobierać z zabezpieczeniem minimalnym wynoszącym 1/3 napięcia pracy. Wobec tego dobrym rozwiązaniem będzie minimum 16V.
Rys. 5. Schemat wykonanego układu
Z układu wyprowadzany jest sygnał 5V i -5V oraz dwa razy GND.
Cała płytka została wykonana w tym samym programie.
Rys. 6. Projekt PCB - widok główny
Dolna warstwa została oblana masą. Będzie to działać dobrze jeśli płytka będzie wykonana w zewnętrznej firmie i otwory będą metalizowane., Jeśli będzie to płytka wykonana w całości w domu, wtedy dobrym pomysłem jest poprowadzenie ścieżek tylko na warstwie dolnej, warstwę górną zostawić jako pole masy.
Rys. 7. Projekt PCB - warstwa dolna
Rys. 8. Projekt PCB - warstwa górna
Bibliografia
[1] L78L00 ST Positive voltage regulators - Datasheet
