Bugünün konusu, negatif voltaj nasıl elde edilir. Dijital sistemlerle uğraşırken genellikle negatif gerilime ihtiyaç duymayız. Grafik LCD gibi bazı çevre birimlerinde ise ihtiyaç duyulan negatif gerilim genellikle bu donanım üzerinde üretilir ve biz dışarıdan birkaç komponent kullanarak ilgili donanımı kullanırız.
DC-DC İnverting Tasarımında Bileşen Seçimi Notu
Pozitiften negatife dönüşüm devrelerinde topoloji seçimi, yük ihtiyacına göre yapılmalıdır. Charge pump devreler az bileşenle hızlı çözüm sunar ancak akım kapasitesi sınırlıdır; buck-boost tabanlı çözümler daha yüksek akımda daha kararlı sonuç verir. Anahtarlama frekansı ve kondansatör ESR değeri ripple üzerinde doğrudan etkilidir. Tasarımda kısa akım yolları ve uygun topraklama düzeni, gürültü kaynaklı kararsızlığı azaltır. Prototip aşamasında boşta ve yük altında çıkış gerilimini ayrı ayrı doğrulamak kritik bir adımdır.
Fakat işin içine analog kısım girince özellikle op-amp larda negatif beslemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle op-amp çıkışının 0V seviyesine çekilmesi gibi işlemlerde birkaç volt da olsa negatif beslemeye ihtiyaç duyarız. Single supply rail to rail op-amp lar olsa da bazen gerek ihtiyaçtan gerek malzeme temininden dolayı bu çözümleri kullanamayız veya istemeyiz.
Bu durumda istenilen genellikle negatif bir kaynak tasarlamak yerine pozitif DC gerilimden negatif DC gerilimin elde etmektir.
Bu iş DC-DC çevrim olarak isimlendirilmektedir. DC-DC çevirme işlemi bir gerilim seviyesinden daha yüksek veya düşük seviyeye olabileceği gibi negatif/pozitif çevirme işlemi de mümkündür. Endüstride ve günlük hayatımızda oldukça yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Aşağıdaki şemada bir charge pump çevirici olan MAX1044/ICL7600 entegre devresi ile (+5V) -> (-5V) dönüşümü yapılmıştır. Bu devre düşük akım gereksinimi duyulan yerlerde kullanılabilir. Çalışması için üç kapasitenin yeterli olduğu entegre oldukça pratik bir kulanım sunmaktadır.
Piyasada benzer yapıda oldukça fazla entegre devre mevcut. En az donanımla gerçekleştirilen devre şeması aşağıdadır. Görüldüğü gibi çok az sayıda komponentle entegre işini yapmakta ve Vout bacağından (-5V) gerilim alınmaktadır.
Datasheette farklı kullanım senaryoları da mevcut. Bir başka DC-DC çevirici olan LM2576 gerilim regülatörü entegre devresi ile de basit şekilde negatif gerilim elde etmek mümkün. Normalde 2576 pozitif step dowm (buck) yani düşürücü DC-DC çevirici olarak kullanılan entegre basit bir değişiklikle Inverting Buck−Boost converter olarak çalışabiliyor.
Bu şemada aşağıdaki gibi. Piyasada bolca bulunan bir başka DC/DC çevirici olan MC34063 ile de negatif gerilim çevrimi yapılabilmekte.Bir diğer pratik ve ucuz yöntem ise 555 entegresi ile Charge Pump tekniğini kullanmak. piyasada bolca bulunan 555 kare dalga üreteci ile de yapılabilir.
Besleme gerilimi ve çıkış frekansı ayarlanarak çıkış gerilimi ayarlanabilir. Eğer sistemde mikrodenetleyici varsa PWM modülünden veya yazılımsal PWM ilede 555’in işi yapılıp bu entegreyede ihtiyaç kalmaz.
Negatif Voltaj Nasıl Elde Edilir: MAX232
Son olarak bir yine seviye dönüştürücü olarak kullandığımız MAX232 entegresine bakalım. RS-232 hattı ile TTL seviye ye dönüşüm için kullanılan bu entegre de içerisinde bir Charge Pump dönüştürücü bulundurmakta.
Pratik olarak bu entegre ile de ((+5)->(-12V) )negatif gerilim elde edebiliriz. Yazıda hiç bahsedilmese de bu dönüştürücülerin verimleri de önemli bir parametre. Datasheetlerde bu konularla ilgili ayrıntılı bilgilere erişebilirsiniz.
Yorum yapma özelliği, forum tarafından gelen istek sebebiyle kapatılmıştır. Lütfen tartışmalar ve sorularınız için topluluk forumumuza katılın.