U ovom članku saznajemo kako izraditi nekoliko jednostavnih dvostrukih krugova za dvostruki napon istosmjernog i istosmjernog napona pomoću jednog IC 4049 i IC 555, zajedno s nekoliko drugih pasivnih komponenata.

Ako se pitate kako se jednostavan IC 555 može koristiti za izradu moćnog sklopa za udvostručavanje napona, tada će vam ovaj članak pomoći da razumijete detalje i napravite dizajn kod kuće.

Što je dvostruki napon

Dvostruk napona je sklop koji koristi samo diode i kondenzatore za podizanje ulaznog napona u izlaz višeg napona, dvostruku veličinu ulaza.

Ako ste novi u konceptu udvostručivača napona i želite ga temeljito naučiti, na ovom web mjestu imamo dobar detaljni članak koji objašnjava različite sklopovi za umnožavanje napona za vašu referencu.

Koncept multiplikatora napona prvi su otkrili i koristili praktički britanski i irski fizičari John Douglas Cockcroft i Ernest Thomas Sinton Walton, pa se stoga naziva i Generator Cockcroft – Walton (CW).

Dobar primjer dizajna multiplikatora napona može se proučiti kroz ovaj članak koji koristi koncept za generirajući ionizirani zrak za pročišćavanje zraka u domovima .

Krug udvostručivača napona također je oblik multiplikatora napona gdje je stupanj diode / kondenzatora ograničen na samo nekoliko stupnjeva, tako da na izlazu može nastati napon koji može biti dvostruko veći od napona napajanja.

“kako funkcionira elektronički žiroskop ”

Budući da svi krugovi množitelja napona obavezno zahtijevaju ulaz izmjeničnog napona ili pulsirajući ulaz, oscilatorni krug postaje bitan za postizanje rezultata.

IC 555 Detalji pinouta

Detalji pinouta IC 555, uzemljenje, Vcc, resetiranje, prag, pražnjenje, upravljački napon

Kružni dijagram dvostrukog napona pomoću IC 555

Pozivajući se na gornji primjer, možemo vidjeti krug IC 555 konfiguriran kao nestabilni stupanj multivibratora, koji je zapravo oblik oscilatora, i dizajniran je za stvaranje pulsirajućeg DC (ON / OFF) na svom izlaznom pinu br. 3.

Ako se sjećate, razgovarali smo krug LED baklje na ovom web mjestu, koje posve identično koristi sklop udvostručivača napona, premda je oscilator stvoren pomoću IC 4049 vrata.

U osnovi, možete zamijeniti stupanj IC 555 bilo kojim drugim oscilatornim krugom i dalje imati učinak udvostručenja napona.

Međutim, upotreba IC 555 ima malu prednost jer ovaj IC može generirati više struje od bilo kojeg drugog oscilatornog kruga temeljenog na IC-u, bez upotrebe bilo kojeg stupnja vanjskog pojačala struje.

Kako djeluje faza dvostrukog napona

Kao što se može vidjeti na gornjem dijagramu, stvarno umnožavanje napona provodi se pomoću stupnja D1, D2, C2, C3, koji su konfigurirani kao mreža s dvostupanjskim naponskim umnoživačem napona.

Simulacija ove faze kao reakcija na pin # 3 situacije IC 555 može biti malo teška, a ja se još uvijek borim da mi to ispravno prođe u mozgu.

Prema mojoj simulaciji uma, rad spomenutog stupnja udvostručivača napona može se objasniti kako je dato u sljedećim točkama:

Kad je IC izlazni pin br. 3 u svojoj niskoj logici ili na razini zemlje, D1 je u stanju napuniti C2, budući da je u mogućnosti kretati se unaprijed pristrano kroz C2 i negativni potencijal pina # 3, također istovremeno C3 se puni putem D1 i D2 .
Sada, u sljedećem trenutku čim pin # 3 postane na visokoj logici ili na pozitivnom potencijalu opskrbe, stvari postaju pomalo zbunjujuće.
Ovdje se C2 ne može isprazniti putem D1, tako da imamo izlaznu razinu napajanja iz D1, iz C2 i iz C3.
Mnoge druge internetske stranice kažu da se u ovom trenutku pohranjeni napon unutar C2, a pozitiv iz D1 treba kombinirati s izlazom C3 da bi se dobio udvostručeni napon, no to nema smisla.
Jer, kada se naponi kombiniraju paralelno, neto napon se ne povećava. Naponi se moraju kombinirati u seriji da bi izazvali željeni efekt pojačanja ili udvostručenja.
Jedino logično objašnjenje koje se može izvesti je, kada pin # 3 postane visok, negativ C2 na pozitivnoj razini, a njegov pozitivni kraj također na razini opskrbe, prisiljen je proizvesti impuls obrnutog naboja koji se poklapa s C3 punjenja, što uzrokuje trenutni potencijalni skok koji ima vršni napon dvostruko veći od nivoa napajanja.

Ako imate bolje ili tehnički ispravnije objašnjenje, slobodno to objasnite svojim komentarima.

Koliko struje?

Pin # 3 IC-a dodijeljen je za isporuku maksimalne struje od 200 mA, stoga se može očekivati da će maksimalna vršna struja biti na ovoj razini od 200 mA, međutim vrhovi će se suziti ovisno o vrijednostima C2, C3. Kondenzatori veće vrijednosti mogu omogućiti puniji prijenos struje kroz izlaz, stoga budite sigurni da su vrijednosti C2, C3 optimalno odabrane, oko 100uF / 25V bit će dovoljno

Praktična primjena

Iako sklop udvostručivača napona može biti koristan za mnoge primjene elektroničkih sklopova, aplikacija zasnovana na hobiju može biti osvjetljenje visokonaponske LED diode iz izvora niskog napona, kao što je prikazano dolje:

IC 555 udvostručivač napona u krugu sa LED-om

U gornjoj shemi sklopa možemo vidjeti kako se krug koristi za osvjetljavanje 9V LED žarulje iz izvora napajanja od 5V, što bi obično bilo nemoguće kada bi se 5V izravno primijenilo na LED.

Odnos između frekvencije, PWM-a i izlazne razine napona

Frekvencija u bilo kojem krugu udvostručivača napona nije presudna, no brža frekvencija pomoći će vam da postignete bolje rezultate od sporih frekvencija.

Slično za opseg PWM, radni ciklus trebao bi biti približno 50%, uski impulsi uzrokovat će niže struja na izlazu , dok preširoki impulsi neće dopustiti relevantnim kondenzatorima da se optimalno isprazne, što opet rezultira neučinkovitom izlaznom snagom.

U diskutiranom krugu IC 555, R1 može biti bilo gdje između 10K i 100K, ovaj otpor zajedno s C1 određuje frekvenciju. C1 posljedično može biti negdje između 50nF do 0,5uF.

R2 će vam u osnovi omogućiti upravljanje PWM-om, pa se to može pretvoriti u promjenjivi otpor kroz 100K pot.

Korištenje IC 4049 NOT vrata

Sljedeći krug zasnovan na IC CMOS-u može se koristiti za udvostručavanje bilo kojeg napona istosmjernog izvora (do 15 V DC). Predstavljeni dizajn udvostručit će bilo koji napon između 4 i 15 V DC i moći će raditi s opterećenjima pri struji koja nije veća od 30 mA.

Kao što se može vidjeti na dijagramu, ovaj krug dvostrukog istosmjernog napona koristi samo jedan IC 4049 za postizanje predloženog rezultata.

IC 4049 pinouts

Kružni rad

IC 4049 ima šest ulaza koji su svi učinkoviti za generiranje razmatranih akcija udvostručavanja napona. Dva od šest ulaza konfigurirana su kao oscilator.

Krajnje lijevo od dijagrama prikazuje oscilator.

Otpor 100 K i kondenzator 0,01 čine osnovne komponente za određivanje frekvencije.
Frekvencija je nužno potrebna ako treba provesti akcije koračnog napona, stoga i ovdje postaje neophodno uključenje oscilatora.

Te oscilacije postaju korisne za parafiranje punjenja i pražnjenja seta kondenzatora na izlazu što iznosi množenje napona na kompletu kondenzatora na takav način da rezultat postaje dvostruko veći od primijenjenog napona napajanja.

Međutim, napon oscilatora ne može se poželjno primijeniti izravno na kondenzatore, već se to radi kroz skupinu paralelno postavljenih vrata IC.

Ova paralelna vrata zajedno stvaraju dobro međuspremništvo primijenjene frekvencije od vrata generatora, tako da je rezultantna frekvencija jača u odnosu na struju i ne posustaje pri relativno većim opterećenjima na izlazima.

No, imajući na umu specifikacije CMOS IC-a, ne može se očekivati da kapacitet rukovanja izlaznom strujom bude veći od 40 mA.

Veća opterećenja od ovog rezultirat će pogoršanjem naponske razine prema razini napajanja.

Izlazne vrijednosti kondenzatora mogu se povećati na 100uF za dobivanje razumno viših razina učinkovitosti iz kruga.

S 12 volti kao opskrbnim ulazom na IC, izlaz od oko 22 volta može se dobiti iz ovog kruga udvostručivača napona temeljenog na IC 4049.