V tem članku se naučimo, kako izdelati nekaj enostavnih podvojiteljev enosmernih in enosmernih napetosti z uporabo ene same IC 4049 in IC 555, skupaj z nekaj drugimi pasivnimi komponentami.

Če se sprašujete, kako lahko preprost IC 555 uporabite za izdelavo močnega vezja za podvojitev napetosti, vam bo ta članek pomagal razumeti podrobnosti in zgraditi zasnovo doma.

Kaj je napetostni podvojnik

Podvojitelj napetosti je vezje, ki uporablja samo diode in kondenzatorje za dvig vhodne napetosti v višjo napetost, ki je dvakrat večja od vhodne.

Če ste nov pri konceptu podvojitve napetosti in ga želite poglobljeno naučiti, imamo na tem spletnem mestu dober podroben članek, ki pojasnjuje različne vezja ojačevalnika napetosti za referenco.

Koncept multiplikatorja napetosti sta prvič odkrila in uporabila praktično britanski in irski fizik John Douglas Cockcroft in Ernest Thomas Sinton Walton, zato ga imenujejo tudi Generator Cockcroft – Walton (CW).

Dober primer zasnove multiplikatorja napetosti lahko preučimo v tem članku, ki izkorišča koncept za ustvarjanje ioniziranega zraka za čiščenje zraka v domovih .

Vezje za podvojitev napetosti je tudi oblika multiplikatorja napetosti, pri katerem je stopnja diode / kondenzatorja omejena le na nekaj stopenj, tako da lahko izhod proizvaja napetost, ki je lahko dvakrat večja od napajalne napetosti.

“kako deluje suha celica ”

Ker vsa vezja napetostnega multiplikatorja obvezno zahtevajo vhod izmeničnega ali pulzirajočega vhoda, postane oscilator vezja bistvenega pomena za doseganje rezultatov.

Podrobnosti o izrezu IC 555

Podrobnosti pinout IC 555, ozemljitev, Vcc, ponastavitev, prag, praznjenje, krmilna napetost

Shema vezja napetostnega dvojnika z uporabo IC 555

Sklicujoč se na zgornji primer, lahko vidimo vezje IC 555, ki je konfigurirano kot nestabilna stopnja multivibratorja, ki je pravzaprav oblika oscilatorja in je zasnovano tako, da na svojem izhodnem zatiču št. 3 proizvaja pulzirajoč DC (ON / OFF).

Če se spomnite, smo že razpravljali vezje LED gorilnika na tej spletni strani, ki povsem enako uporablja vezje za podvojitev napetosti, čeprav je odsek oscilatorja ustvarjen s pomočjo vrat IC 4049.

V bistvu lahko stopnjo IC 555 zamenjate s katerim koli drugim oscilatorjskim vezjem in še vedno dobite učinek podvojitve napetosti.

Vendar ima uporaba IC 555 rahlo prednost, saj ta IC lahko ustvari več toka kot katero koli drugo oscilatorno vezje, ki temelji na IC, brez uporabe kakršnega koli zunanjega stopnje ojačevalnika.

Kako deluje stopnja podvojitve napetosti

Kot je razvidno iz zgornjega diagrama, se dejansko množenje napetosti izvaja na stopnjah D1, D2, C2, C3, ki so konfigurirane kot dvostopenjsko omrežje pomnoževalnika napetosti na pol mosta.

Simulacija te stopnje kot odziv na situacijo št. 3 IC 555 je lahko nekoliko težka in še vedno se trudim, da bi jo pravilno zagnala v možganih.

Po moji miselni simulaciji je mogoče razložiti delovanje omenjene stopnje podvojitve napetosti, kot je navedeno v naslednjih točkah:

Ko je izhodni zatič št. 3 IC v nizki logiki ali na tleh, lahko D1 napolni C2, saj se lahko premakne naprej skozi C2 in negativni potencial pina # 3, hkrati pa se C3 polni prek D1 in D2 .
Zdaj, v naslednjem trenutku, takoj ko pin # 3 postane z visoko logiko ali pozitivnim potencialom oskrbe, se stvari nekoliko zmedejo.
Tu se C2 ne more izprazniti preko D1, zato imamo izhodni nivo izhoda iz D1, iz C2 in tudi iz C3.
Mnoga druga spletna mesta pravijo, da naj bi se na tej točki shranjena napetost znotraj C2 in pozitivna vrednost iz D1 kombinirala z izhodom C3, da bi proizvedli podvojeno napetost, vendar to ni smiselno.
Ker se vzporedne napetosti kombinirajo, se neto napetost ne poveča. Napetosti se morajo zaporedno kombinirati, da povzročijo želeni učinek povečanja ali podvojitve.
Edina logična razlaga, ki jo je mogoče izpeljati, je, da ko je pin št. 3 visok, negativ C2 na pozitivni ravni, pozitivni konec pa tudi na ravni oskrbe, je prisiljen ustvariti impulz povratnega naboja, ki se sešteva skupaj s C3 naboj, ki povzroči trenutni potencialni konj, ki ima največjo napetost dvakrat večjo od napetosti.

Če imate boljše ali tehnično bolj korektno pojasnilo, vas prosimo, da to obrazložite s svojimi komentarji.

Koliko trenutnega?

Pin št. 3 IC je dodeljen za oddajanje največ 200 mA toka, zato lahko pričakujemo, da bo največji tokovni tok na tej ravni 200 mA, vendar bodo vrhovi ožji, odvisno od vrednosti C2, C3. Kondenzatorji z večjo vrednostjo lahko omogočijo popolnejši prenos toka skozi izhod, zato poskrbite, da bodo vrednosti C2 in C3 optimalno izbrane, približno 100uF / 25V bo dovolj

Praktična uporaba

Čeprav je vezje podvojitelja napetosti lahko uporabno za številne aplikacije elektronskih vezij, bi lahko bila aplikacija, ki temelji na hobiju, osvetliti visokonapetostno LED iz nizkonapetostnega vira, kot je prikazano spodaj:

V zgornjem diagramu vezja lahko vidimo, kako se vezje uporablja za osvetlitev 9V LED žarnice iz 5V napajalnega vira, kar bi bilo običajno nemogoče, če bi bilo 5V neposredno nameščeno na LED.

Razmerje med frekvenco, PWM in napetostjo

Frekvenca v katerem koli vezju za podvajanje napetosti ni ključnega pomena, vendar vam bo hitrejša frekvenca pomagala doseči boljše rezultate kot počasnejše frekvence.

Podobno za območje PWM mora biti delovni cikel približno 50%, ožji impulzi povzročijo nižje tok na izhodu , ker preširoki impulzi ne bodo omogočili, da se ustrezni kondenzatorji optimalno izpraznijo, kar spet povzroči neučinkovito izhodno moč.

V obravnavanem stabilnem vezju IC 555 je lahko R1 kjer koli med 10K in 100K, ta upor skupaj s C1 določa frekvenco. C1 je torej lahko med 50nF in 0,5uF.

R2 vam bo v osnovi omogočil nadzor PWM, zato ga lahko skozi 100K lonec spremenite v upor.

Uporaba vrat IC 4049 NOT

Naslednje vezje na osnovi CMOS IC lahko uporabimo za podvojitev katere koli napetosti enosmernega vira (do 15 V DC). Predstavljena zasnova bo podvojila katero koli napetost med 4 do 15 V enosmernega toka in bo lahko obratovala s tokovi, ki niso večji od 30 mA.

Kot je razvidno iz diagrama, to vezje enosmerne napetosti za doseganje predlaganih rezultatov uporablja samo en IC 4049.

IC 4049 Pinouts

Delovanje vezja

IC 4049 ima šest vhodov, ki so vsi za učinkovito ustvarjanje obravnavanih ukrepov podvojitve napetosti. Dva od šestih vrat sta konfigurirana kot oscilator.

Skrajno levo na diagramu je prikaz oscilatorja.

Upor 100 K in kondenzator 0,01 tvorita osnovne komponente za določanje frekvence.
Če je treba izvesti korake z napetostjo, je nujno potrebna frekvenca, zato je tudi tu treba vključiti oscilator.

Ta nihanja postanejo uporabna za parafiranje polnjenja in praznjenja niza kondenzatorjev na izhodu, kar pomeni pomnožitev napetosti na kompletu kondenzatorjev na tak način, da rezultat postane dvakrat večji od uporabljene napajalne napetosti.

Vendar napetosti iz oscilatorja ni mogoče prednostno nanašati neposredno na kondenzatorje, temveč preko paralelno razporejenih skupin vrat IC.

Ti vzporedni vhodi skupaj ustvarjajo dobro medpomnjenje na uporabljeno frekvenco iz vrat generatorja, tako da je posledična frekvenca močnejša glede na tok in ne omaja pri sorazmerno večjih obremenitvah na izhodih.

Toda ob upoštevanju specifikacij CMOS IC je treba pričakovati, da zmogljivost upravljanja izhodnega toka ne bo večja od 40 mA.

Večje obremenitve od tega bodo povzročile poslabšanje nivoja napetosti proti nivoju napajanja.

Vrednosti izhodnega kondenzatorja je mogoče povečati na 100uF za doseganje razumno višjih stopenj učinkovitosti iz vezja.

Z 12 volti kot napajalnim vhodom v IC lahko iz tega izhodiščnega napetostnega vezja IC 4049 pridobi izhod približno 22 voltov.