Недорогой драйвер мощной нагрузки на микросхеме LM555

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2013

Мощные двухтактные драйверы широко используются в самых разнообразных приложениях, включая, в частности, управление затворами транзисторов и формирование сигналов в линиях передачи данных. Для этих целей выпускается множество специализированных микросхем, однако, как правило, они недешевы и не взаимозаменяемы у различных производителей. Кроме того, срок жизни таких приборов, чаще всего, очень невелик. Они быстро снимаются с производства, заменяются новыми, и становятся труднодоступными. Но, к счастью, повсеместно распространенный, дешевый, выпускаемый на протяжении многих десятилетий таймер LM555 (не КМОП версия!) может с успехом выполнять функции мощного драйвера.

Мощный двухтактный выходной каскад таймера и диапазон напряжений питания от 4.5 до 16 В позволяют использовать микросхему LM555 и как буфер, и как инвертор. Если одного драйвера недостаточно, разработчики могут взять микросхему сдвоенного таймера LM556, лишь незначительно увеличив этим свои затраты и занимаемую площадь печатной платы. Наконец, существуют и четырехканальные таймеры LM558, но они не столь распространены и доступны, как первые два.

Рисунок 1.	Используя вывод сброса таймера LM555 в качестве входа схемы, можно сделать буфер, управляемый сигналами стандартной логики с напряжением питания от 1.8 до 5. В.

Для реализации функции буфера выводы таймера должны быть подключены в соответствии с Рисунком 1. Входом схемы будет вывод сброса (4) с порогом переключения между 0.5 и 1 В, что позволит, независимо от величины V_CC, использовать для управления буфером выходы стандартной логики с напряжением питания 5, 3.3, и даже 1.8 В. Вход запуска таймера (вывод 2) может служить в качестве линии разрешения с высоким активным уровнем, хотя по логическим уровням с выводом сброса он будет несовместим.

Рисунок 2.	Если вывод запуска таймера LM555 использовать как выход, можно сделать схему инвертирующего буфера.

В инвертирующей конфигурации входом схемы служит вывод запуска с пороговым уровнем 0.334 × V_CC (Рисунок 2). Кроме того, в качестве линии разрешения с высоким активным уровнем может использоваться вход сброса с теми же пороговыми уровнями, о которых говорилось выше.

При допустимом втекающем/вытекающем токе 200 мА и напряжении питания 12…15 В таймер LM555 может управлять затворами большинства MOSFET и IGBT при частоте переключения более 250 кГц. При этом не требуется даже фиксирующего диода на затворе, а цена драйвера оказывается минимальной. Для управления затворами последовательно с выходом следует включать резистор с сопротивлением от 5 до 10 Ом для минимизации «звона» и переходных токов. Кроме того, в цепи питания таймера должен быть установлен танталовый или керамический блокировочный конденсатор емкостью не менее 1 мкФ.

В обеих схемах вывод цепи разряда (7) можно использовать как дополнительный выход с открытым коллектором с допустимым напряжением до 18 В. Контрольный вывод (5) либо оставляют неподключенным, либо используют для управления пороговыми уровнями внутренних компараторов таймера.