IC 555 PWM 생성기: 정밀 전력 제어를 위한 펄스 폭 변조 마스터하기

펄스 폭 변조(PWM)는 전기 회로 설계에서 필수적인 기술입니다. 전력 전달을 완전 전송과 차단 사이에서 급속히 스위칭함으로써 전기 부품 간의 전력 전송을 제어합니다. IC 555 PWM 생성기에 대해 알아야 할 모든 것을 살펴보겠습니다.

펄스 폭 변조(PWM)란?

PWM은 전기 신호를 개별적인 ON/OFF 신호로 분할하여 평균 전력을 감소시킵니다. 따라서 애플리케이션 요구사항에 따라 회로 부하의 출력 전력이나 전압을 트리밍하거나 조정하는 데 도움을 줍니다. 평균 전압은 신호의 듀티 사이클에 따라 달라집니다.

555 타이머 PWM 생성기 회로

IC 555 타이머 에이스터블(자유 발진) 모드 회로도

IC 555 타이머는 시간 지연, 펄스 생성, 발진, 펄스 폭 변조 등 다양한 회로에 사용할 수 있습니다. 여기서는 에이스터블 멀티바이브레이터에서의 사용을 살펴봅니다.

자유 발진 또는 에이스터블 멀티바이브레이터 발진기는 안정된 상태가 없는 발진 회로입니다. 내부 회로는 다음과 같습니다.

IC 555 타이머 에이스터블 모드 회로도

핀 2와 6을 연결하면 외부 트리거 펄스가 필요 없습니다. 핀 4는 외부 리셋 핀으로, 사용하지 않을 때는 Vcc에 연결해야 합니다. 또한, 핀 5를 0.01uF 커패시터로 접지에 연결하여 외부 노이즈를 필터링합니다. 그러면 저항 R1, R2, R3로 타이밍 회로를 구성하여 출력 펄스 폭을 결정합니다.

다이오드를 이용한 IC 555 PWM

다이오드를 이용한 IC 555 PWM은 ON/OFF 주기 출력 제어가 가능한 표준 에이스터블 멀티바이브레이터와 유사하게 작동합니다. IC 555는 다이오드 네트워크와 포텐셔미터의 특성을 이용해 ON/OFF 주기를 결정합니다.

IC 555 PWM 다이오드 회로도

먼저 위 회로도와 같이 회로를 연결합니다. ON 시간은 회로 커패시터가 Vcc의 2/3까지 충전되는 데 걸리는 시간입니다. 마찬가지로 OFF 시간은 커패시터가 Vcc의 1/3 이하로 방전되는 기간입니다.

ON/OFF 시간 설정 방법:

1. ON/OFF 시간은 분기된 다이오드와 포텐셔미터를 통해 독립적으로 설정하거나 고정할 수 있습니다. 우측 다이오드는 IC 555 회로의 ON 시간을 분할합니다. 핀 7에 캐소드가 연결된 좌측 다이오드는 OFF 시간을 분할합니다.
2. 포텐셔미터로 다이오드 네트워크의 저항을 조절합니다. 포텐셔미터 암이 왼쪽으로 이동하면 좌측 다이오드의 방전 시간이 감소하여 ON 시간이 증가하고 OFF 시간이 감소합니다. 반대로 오른쪽으로 이동하면 OFF 시간이 감소하고 ON 시간이 증가합니다.

외부 변조를 이용한 IC 555 PWM

아래 회로에서 IC 555를 모노스테이블 멀티바이브레이터 모드로 연결했습니다. 핀 2에 음의 트리거가 입력될 때마다 IC 555는 핀 3에서 양의 펄스를 생성합니다. 또한, 핀 3은 C와 Ra 값에 따라 설정된 기간 동안 진동을 유지합니다.

IC 555 PWM 외부 변조 회로도

회로에서 핀 2와 5를 각각 클록 및 변조 입력으로 지정합니다. 회로를 잘 설정하면 핀 3에서 출력을 얻을 수 있습니다. 클록 입력 또는 사각파 펄스를 핀 2에 제공하여 출력 주파수를 설정합니다. 또한, 핀 5에 전압 레벨 또는 진폭 정보를 입력하여 펄스 폭을 설정합니다.

따라서 핀 2의 여러 펄스는 훅 6/7에서 교번 삼각파를 생성합니다. 여기서 C와 Ra 값이 삼각파의 폭을 결정합니다. 핀 2에 여러 펄스를 인가하고 핀 5 전압을 변경하면 핀 3에서 필요한 PWM 펄스를 설정할 수 있습니다. 핀 5 전압의 진폭이 출력 PWM 펄스를 얇거나 두껍게 만듭니다.

IC 555 회로에서 고정 50% 듀티 사이클 생성 방법

아래 회로도와 같이 연결하면 555 타이머에서 고정 50% 듀티 사이클을 생성할 수 있습니다.

50% 듀티 사이클 생성 회로도

이 설정은 IC 555 데이터시트 중 하나에서 찾을 수 있습니다. 핀 3에서 50% 듀티 사이클을 제공하며, 빠르고 쉽게 고정 50% 듀티 사이클이 필요한 작업과 공정에 필수적입니다.

결론

결론적으로, IC 555 타이머는 RC 네트워크에 의해 결정되는 다양한 출력 파형을 제공합니다. 따라서 듀티 사이클 발진기, 펄스 위치 변조, 디지털 로직 프로브, DC 출력 전압 레귤레이터 등에 응용됩니다. 또한, 스위칭 모드 전원 공급 장치(SMPS)에서 전압 출력을 정확한 값으로 제어하는 데도 사용할 수 있습니다.

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