Circuito PWM com 555
O circuito integrado 555 dispensa apresentações. Com toda a certeza, não existem limites para as aplicações possíveis de se fazer com o componente, que em essência, consiste em uma interface analógica/digital. Na Figura 1 podemos observar os blocos internos do clássico componente, o que torna a afirmação anterior ainda mais explícita.
Como pode-se observar, existem 2 comparadores internos que apresentam tensões de referências fixas a 2/3 e 1/3 de VCC, obtidas a partir da rede resistiva formada por 3 resistores de 5k (há quem afirme que daí vem o nome 5 5 5). As saídas desses comparadores são aplicadas às entradas Set e Reset de um Flip-Flop SR, cujas saídas vão para um buffer e para o controle de um transistor NPN responsável pela descarga do capacitor externo.
Abordaremos as duas operações principais do 555 (astável e monoestável) em artigos futuros, visando explicar em detalhes o que ocorre com esses elementos internos, auxiliando também os iniciantes em eletrônica a compreenderem melhor este componente tão útil. Porém no presente artigo, vamos priorizar o entendimento do circuito PWM, que utilizará o 555 em um arranjo não convencional, porém semelhante ao circuito astável (operando como um oscilador). Na Figura 2 apresentamos o circuito PWM completo, que utiliza um único 555 e mais alguns poucos componentes externos.
Conforme mencionado, o circuito utiliza o 555 em uma configuração não convencional, mas em essência o mesmo está operando como oscilador. De acordo com o datasheet do fabricante, a frequência de oscilação do 555 é dada pela equação
No caso do circuito da Figura 2, temos
Perceba que o valor é aproximado, uma vez que os diodos apresentam uma certa resistência que está presente na malha de oscilação. Também utiliza-se o valor do potenciômetro, ao invés do seu dobro, pois a carga e a descarga do capacitor ocorre pela metade de sua resistência. Observe os diodos na Figura 2. A forma como estão ligados fará com que o capacitor C1 necessariamente se carregue através de D2 e descarregue através de D1. Com este recurso, conseguimos modificar o duty cycle da forma de onda pela variação do potenciômetro, preservando a frequência, o que caracteriza uma modulação por largura de pulso (sinal PWM).
O capacitor C2 é utilizado para estabilizar a tensão de limiar do comparador interno 1 e o capacitor C3 funciona como desacoplamento para o circuito integrado, reduzindo spikes. Utilizou-se uma fonte de 12V, porém o 555 é versátil e admite tensões entre 5V e 15V, de acordo com o seu datasheet. Este é outro ponto positivo, uma vez que pode-se modificar a amplitude do sinal PWM, apenas modificando-se a tensão principal do circuito. SW1 é uma chave liga/desliga comum para o circuito. O pino 4 do 555 é mantido diretamente a VCC (reset desabilitado), porém o projetista poderá controlar o on/off deste PWM a partir de um sinal de outro circuito. Nível alto no pino 4 habilita o PWM, nível baixo desabilita.
Voltando para a equação, a frequência aproximada deste circuito será
Podemos projetar o circuito determinando o valor do resistor e da frequência e calculando o capacitor C1 com a equação
Exemplo: queremos um PWM de 3kHz. Arbitraremos um R1=4,7k e P1=100k. O capacitor terá o valor de
Na prática, pode-se utilizar 4,7nF.
Veja o circuito de teste montado no ProtoBoard na Figura 3.
a Figura 4, apresentamos o sinal real medido no osciloscópio.
A seguir apresentamos a lista de componentes:
– R1: resistor de 1k 1/4W;
– P1: potenciômetro linear de 100k;
– C1 e C2: capacitor de 10nF (cerâmico 50V ou poliéster 63V);
– C3: capacitor de 100nF (cerâmico 50V ou poliéster 63V);
– D1 e D2: diodo 1N4148 ou similar;
– U1: circuito integrado 555;
– SW1: chave liga/desliga comum;
– V1: Tensão do circuito (+5V a +15V);
– Diversos: fios de ligação, protoboard ou PCB, ferramentas, solda, etc.
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Autor: Eng. Wagner Rambo
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