Générateur PWM avec CI 555 : Maîtriser la Modulation de Largeur d'Impulsion pour un Contrôle de Puissance Précis

La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est une technique essentielle en conception de circuits électriques. Elle contrôle le transfert de puissance entre composants en commutant rapidement entre transfert total et nul. Examinons tout ce qu'il faut savoir sur le générateur PWM à base de CI 555.

Qu'est-ce que la Modulation de Largeur d'Impulsion ?

Fig 1 : Variateur PWM pour LED verte ronde sur PCB

La PWM réduit la puissance moyenne d'un signal électrique en le découpant en signaux ON et OFF discrets. Elle permet ainsi d'ajuster ou de dimensionner la puissance ou la tension de sortie d'une charge selon les besoins de l'application.

La tension moyenne dépend du cycle de travail (duty cycle) du signal.

Circuit Générateur PWM avec Timer 555

Fig 2 : Schéma de brochage du CI 555

Circuit du Timer 555 en Mode Astable

Le timer 555 s'utilise pour divers circuits : délais temporels, génération d'impulsions, oscillation, PWM. Ici, nous regardons son utilisation en multivibrateur astable.

Un multivibrateur astable (libre) est un circuit oscillant sans état stable.

Voici son circuit interne.

Fig 3 : Circuit du Timer 555 en Mode Astable

La connexion des broches 2 et 6 élimine le besoin d'une impulsion de déclenchement externe. La broche 4 est la réinitialisation externe ; si non utilisée, elle doit être reliée à Vcc.

Filtrez le bruit externe en connectant la broche 5 à la masse via un condensateur de 0,01 µF. Vous formerez alors un circuit de temporisation avec les résistances R1, R2, R3 pour déterminer la largeur d'impulsion de sortie.

PWM avec CI 555 utilisant des Diodes

Le PWM avec diodes fonctionne comme un multivibrateur astable standard avec contrôle de période ON/OFF. Le CI 555 utilise les propriétés du réseau de diodes et du potentiomètre pour déterminer les périodes ON/OFF.

Fig 4 : PWM CI 555 avec Diodes

Commencez par connecter le circuit comme indiqué.

Le temps ON est le temps de charge du condensateur à 2/3 de Vcc. Le temps OFF est la période de décharge sous 1/3 de Vcc.

Voici comment régler les temps ON/OFF :

Premièrement, les temps ON/OFF peuvent être réglés indépendamment ou fixés via des diodes bifurquées et un potentiomètre. La diode du côté droit divise le temps ON du circuit 555. La diode du côté gauche (cathode connectée à la broche 7) divise le temps OFF.

Deuxièmement, un potentiomètre fait varier la résistance à travers le réseau de diodes. Lorsque le curseur glisse à gauche, il diminue le temps de décharge de la diode gauche. Ce temps de décharge plus court augmente le temps ON et diminue le temps OFF.

Cependant, glisser le curseur à droite diminue le temps OFF et augmente le temps ON.

PWM avec CI 555 utilisant une Modulation Externe

Dans le circuit ci-dessous, le CI 555 est connecté en mode monostable. Pour chaque déclenchement négatif à la broche 2, le CI 555 génère une impulsion positive à la broche 3. La broche 3 maintient la vibration pendant une période déterminée par les valeurs de C et Ra.

Fig 5 : PWM CI 555 avec Modulation Externe

Assignez les broches 2 et 5 comme entrées d'horloge et de modulation respectivement. Si le circuit est bien configuré, vous obtiendrez une sortie à la broche 3.

Fournissez une entrée d'horloge ou impulsion carrée à la broche 2 pour fixer la fréquence de sortie. Appliquez un signal à la broche 5 dont le niveau de tension ou l'amplitude définit la largeur d'impulsion.

Les impulsions à la broche 2 génèrent des ondes triangulaires alternées aux broches 6/7. La largeur des ondes triangulaires dépend de C et Ra.

L'application de plusieurs impulsions à la broche 2 et la variation de la tension à la broche 5 définissent les impulsions PWM nécessaires à la broche 3. L'amplitude de la tension à la broche 5 rend les impulsions PWM de sortie plus fines ou plus épaisses.

Comment Générer un Cycle de Travail Fixe à 50 % avec un Circuit CI 555

Connectez votre circuit comme ci-dessous pour produire un cycle de travail fixe à 50 % sur le timer 555.

Fig 6 : Comment Générer un Cycle de Travail à 50 %

Cette configuration se trouve dans une fiche technique du CI 555. Elle fournit un cycle de travail de 50 % à la broche 3. Ce design est crucial pour les tâches nécessitant un cycle de travail fixe à 50 % rapide et facile.

Conclusion

En conclusion, le timer CI 555 fournit une variété de formes d'onde de sortie déterminées par le réseau RC.

Il trouve des applications dans les oscillateurs à cycle de travail, la modulation de position d'impulsion, les sondes logiques numériques, les régulateurs de tension CC de sortie.

On l'utilise aussi dans les alimentations à découpage (SMPS) pour contrôler la tension de sortie à des valeurs précises.

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