L'IC 555 est un appareil extrêmement utile et polyvalent qui peut être utilisé pour configurer de nombreux circuits utiles dans le domaine de l'électronique. Une caractéristique très utile de ce circuit intégré est sa capacité à générer des impulsions PWM qui peuvent être dimensionnées ou traitées selon les besoins de l'application ou du circuit.
Qu'est-ce que PWM
PWM signifie modulation de largeur d'impulsion, un processus qui implique le contrôle des largeurs d'impulsion, ou des périodes ON / OFF ou des sorties logiques générées à partir d'une source particulière telle qu'un circuit oscillateur ou un microcontrôleur.
Fondamentalement, PWM est utilisé pour dimensionner ou ajuster la tension de sortie ou la puissance d'une charge particulière selon les exigences individuelles ou d'application.
C'est un moyen numérique de contrôler la puissance et est plus efficace que les méthodes analogiques ou linéaires.
Il existe de nombreux exemples qui illustrent l'utilisation efficace de PWM pour contrôler les paramètres donnés.
Il est utilisé pour contrôler la vitesse des moteurs à courant continu, dans les onduleurs pour contrôler le RMS de la sortie AC ou pour production de sorties sinusoïdales modifiées .
Il peut également être vu dans les alimentations SMPS pour contrôler la tension de sortie à des niveaux précis.
Il est également appliqué dans les circuits de pilote de LED pour permettre le fonctionnement de la gradation des LED.
Il est largement utilisé dans les topologies buck / boost pour dériver des tensions abaissées ou augmentées sans utiliser de transformateurs encombrants.
Donc, fondamentalement, il peut être utilisé pour personnaliser un paramètre de sortie selon nos propres préférences.
Avec autant d'options d'application intéressantes, cela signifie-t-il que la méthode peut être trop compliquée ou coûteuse à configurer?
La réponse est définitivement non. En fait, il peut être implémenté très simplement en utilisant un seul IC le LM555.
Il existe essentiellement deux méthodes par lesquelles l'IC 555 peut être utilisé pour générer une sortie de modulation de largeur d'impulsion. La première méthode utilise un seul IC 555, et quelques pièces associées telles que des diodes, un potentiomètre et un condensateur. La deuxième méthode consiste à utiliser une configuration IC 555 monostable standard et à utiliser un signal de modulation externe.
IC 555 PWM utilisant des diodes
La première méthode est la plus simple et efficace, qui utilise la configuration comme indiqué ci-dessous:
Démonstration vidéo
Le fonctionnement du circuit PWM à deux diodes IC 555 illustré ci-dessus est assez simple. C'est en fait un conception multivibrateur standard astable à l'exception d'un contrôle de période ON / OFF indépendant de la sortie.
Comme nous savons que le temps ON du circuit IC 555 PWM est décidé par le temps mis par son condensateur pour se charger au niveau 2/3 Vcc via la résistance de la broche # 7, et le temps OFF est déterminé par le temps de décharge du condensateur en dessous de 1/3 Vcc via la broche n ° 7 elle-même.
Dans le circuit PWM simple ci-dessus, ces deux paramètres peuvent être réglés ou fixés indépendamment par un potentiomètre et par deux diodes bifurquantes.
La diode du côté gauche dont la cathode est connectée à la broche n ° 7 sépare le temps d'arrêt, tandis que la diode du côté droit dont l'anode est connectée à la broche n ° 7 sépare le temps de marche de la sortie IC.
Quand le potentiomètre le bras coulissant est plus vers la diode du côté gauche, il provoque une diminution du temps de décharge, en raison d'une résistance plus faible sur le chemin de décharge du condensateur. Il en résulte une augmentation du temps ON et une diminution du temps OFF de l'IC PWM.
Inversement, lorsque le curseur du potentiomètre est plus vers la diode du côté droit, cela provoque une diminution du temps ON en raison de la diminution de la résistance du potentiomètre sur le chemin de charge du condensateur. Il en résulte une augmentation de la période OFF et une diminution des périodes ON des PWM de sortie IC.
2) IC 555 PWM utilisant la modulation externe
La deuxième méthode est légèrement complexe que celle ci-dessus et nécessite un CC variable externe sur la broche n ° 5 (entrée de commande) du circuit intégré pour mettre en œuvre la largeur d'impulsion variant proportionnellement à la sortie du circuit intégré.
Apprenons la configuration de circuit simple suivante:
Brochage IC 555
Le schéma montre l'IC 555 câblé dans un mode multivibrateur monostable facile. Nous savons que dans ce mode, le CI est capable de générer une impulsion positive sur la broche n ° 3 en réponse à chaque déclenchement négatif sur sa broche n ° 2.
L'impulsion à la broche n ° 3 se maintient pendant une période de temps prédéterminée en fonction des valeurs de Ra et C. Nous pouvons également voir la broche n ° 2 et la broche n ° 5 affectées respectivement comme entrées d'horloge et de modulation.
La sortie provient de la broche n ° 3 habituelle de la puce.
Dans la configuration simple ci-dessus, l'IC 555 est configuré pour générer les impulsions PWM requises, il nécessite simplement une impulsion carrée ou une entrée d'horloge à sa broche n ° 2, qui détermine la fréquence de sortie, et une entrée de tension variable à la broche n ° 5 dont l'amplitude ou le niveau de tension décide des dimensions de la largeur d'impulsion à la sortie.
Les impulsions d'une broche n ° 2 génèrent des ondes triangulaires alternées de manière correspondante au niveau de la broche n ° 6/7 du circuit intégré, dont la largeur est déterminée par les composants de synchronisation RA et C.
Cette onde triangulaire est comparée à la mesure instantanée de la tension appliquée à la broche n ° 5 pour dimensionner les impulsions PWM à la sortie de la broche n ° 3.
En termes simples, nous avons juste besoin de fournir un train d'impulsions à la broche n ° 2 et une tension variable à la broche n ° 5 pour obtenir les impulsions PWM requises à la broche n ° 3 du circuit intégré.
L'amplitude de la tension à la broche n ° 5 sera directement responsable de rendre les impulsions PWM de sortie plus fortes ou plus faibles, ou simplement plus épaisses ou plus fines.
La tension de modulation peut être un signal de courant très faible, mais elle donnerait les résultats escomptés.
Par exemple, supposons que nous appliquions une onde carrée de 50 Hz à la broche n ° 2 et une constante de 12 V à la broche n ° 5, le résultat à la sortie affichera des PWM avec un RMS de 12 V et une fréquence de 50 Hz.
Pour réduire le RMS, il suffit de baisser la tension à la broche n ° 5. Si nous le faisons varier, le résultat sera un PWM variable avec des valeurs RMS variables.
Si cette valeur RMS variable est appliquée à un étage de pilote mosfet en sortie, toute charge prise en charge par le mosfet répondra également avec des résultats élevés et faibles variant en conséquence.
Si un moteur est connecté au mosfet, il répondra à des vitesses variables, une lampe avec des intensités lumineuses variables tandis qu'un onduleur avec des équivalents sinusoïdaux modifiés.
La forme d'onde de sortie
La discussion ci-dessus peut être observée et vérifiée à partir de l'illustration de forme d'onde ci-dessous:
La forme d'onde la plus haute représente la tension de modulation à la broche n ° 5, le renflement dans la forme d'onde représente la tension croissante et vice versa.
La deuxième forme d'onde représente l'impulsion d'horloge uniforme appliquée à la broche n ° 2. C'est juste pour permettre au CI de commuter à une certaine fréquence, sans laquelle le CI ne pourrait pas fonctionner comme un générateur PWM.
La troisième forme d'onde représente la génération réelle de PWM à la broche n ° 3, nous pouvons voir que la largeur des impulsions est directement proportionnelle au signal de modulation supérieur.
Les largeurs d'impulsion correspondant au «renflement» peuvent être vues comme beaucoup plus larges et rapprochées qui deviennent proportionnellement plus fines et clairsemées avec la chute du niveau de tension de modulation.
Le concept ci-dessus peut être appliqué très facilement et efficacement dans les applications de commande de puissance comme décrit précédemment dans l'article ci-dessus.
Comment générer un cycle de service fixe de 50% à partir d'un circuit IC 555
La figure suivante montre une configuration simple qui vous fournira un cycle de service fixe de 50% PWM sur sa broche n ° 3. L'idée a été présentée dans l'une des fiches techniques de l'IC 555, et cette conception semble très intéressante et utile pour les applications qui nécessitent une étape de générateur simple et rapide à cycle de service fixe à 50%.
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