Apspriestas 2 vienkāršas sprieguma divkāršošanas shēmas

Šajā rakstā mēs uzzinām, kā izveidot pāris vienkāršas līdzstrāvas līdzstrāvas sprieguma divkāršošanas shēmas, izmantojot vienu IC 4049 un IC 555 kopā ar dažiem citiem pasīviem komponentiem.

Ja jums rodas jautājums, kā vienkāršu IC 555 var izmantot jaudīgas sprieguma divkāršošanas ķēdes izveidošanai, tad šis raksts jums palīdzēs izprast detaļas un izveidot konstrukciju mājās.

Kas ir sprieguma divkāršotājs

Sprieguma divkāršotājs ir ķēde, kas izmanto tikai diodes un kondensatorus, lai ieejas spriegumu paaugstinātu augstākā sprieguma izejā, kas ir divreiz lielāka par ieejas lielumu.

Ja jūs esat jauns sprieguma divkāršotāja jēdziens un vēlaties padziļināti apgūt šo jēdzienu, mums šajā vietnē ir labs izstrādāts raksts, kurā izskaidroti dažādi sprieguma reizinātāja shēmas jūsu zināšanai.

Sprieguma reizinātāja koncepciju pirmo reizi atklāja un praktiski izmantoja britu un īru fiziķi Džons Duglass Kokrofts un Ernests Tomass Sintons Voltons, tāpēc to sauc arī par Cockcroft – Walton (CW) ģenerators.

Labu sprieguma reizinātāja konstrukcijas piemēru var izpētīt, izmantojot šo rakstu, kurā izmantots jēdziens jonizēta gaisa ģenerēšana gaisa attīrīšanai mājās .

Sprieguma divkāršošanas ķēde ir arī sprieguma reizinātāja forma, kur diodes / kondensatora pakāpe ir ierobežota tikai ar pāris posmiem, tāpēc izejai ir atļauts radīt spriegumu, kas var būt divreiz lielāks par barošanas spriegumu.

Tā kā visām sprieguma reizinātāja ķēdēm obligāti nepieciešama maiņstrāvas ieeja vai pulsējoša ieeja, rezultātu sasniegšanai būtiska ir oscilatora ķēde.

IC 555 Pinout informācija

Sprieguma divkāršotāja shēma, izmantojot IC 555

Atsaucoties uz iepriekš minēto piemēru, mēs varam redzēt IC 555 ķēdi, kas konfigurēta kā astabla multivibratora pakāpe, kas faktiski ir oscilatora forma un ir paredzēta pulsējošas līdzstrāvas (IESLĒGTS / IESLĒGTS) ražošanai pie izejas tapas # 3.

Ja atceraties, mēs bijām apsprieduši LED lāpas ķēde šajā vietnē, kurā gluži identiski tiek izmantota sprieguma dubultošanas ķēde, kaut arī oscilatora sadaļa ir izveidota, izmantojot IC 4049 vārtus.

Būtībā jūs varat aizstāt IC 555 posmu ar jebkuru citu oscilatora ķēdi un joprojām iegūt sprieguma dubultošanās efektu.

Tomēr, izmantojot IC 555, ir neliels ieguvums, jo šis IC spēj radīt vairāk strāvas nekā jebkura cita uz IC balstīta oscilatora shēma, neizmantojot ārējās strāvas pastiprinātāja pakāpi.

Kā darbojas Voltage Doubler Stage

Kā redzams iepriekš redzamajā diagrammā, faktisko sprieguma reizināšanu īsteno D1, D2, C2, C3 pakāpe, kas ir konfigurēta kā pustilta divpakāpju sprieguma reizinātāja tīkls.

Simulēt šo posmu, reaģējot uz IC 555 pin # 3 situāciju, var būt nedaudz grūti, un es joprojām cenšos, lai tas pareizi darbotos smadzenēs.

Saskaņā ar manu prāta simulāciju minētā sprieguma dubultotāja posma darbību var izskaidrot, kā norādīts šādos punktos:

1. Kad IC izejas kontakts Nr. 3 atrodas zemā loģikā vai zemes līmenī, D1 spēj uzlādēt C2, jo tas var virzīties uz priekšu neobjektīvi caur C2 un tapas # 3 negatīvo potenciālu, vienlaikus vienlaikus arī C3 tiek uzlādēts caur D1 un D2 .
2. Tagad nākamajā acumirklī, tiklīdz tapas Nr. 3 logika vai pozitīvais piedāvājuma potenciāls kļūst nedaudz samulsis.
3. Šeit C2 nevar izlādēties caur D1, tāpēc mums ir piegādes līmeņa izeja no D1, no C2 un arī no C3.
4. Daudzās citās tiešsaistes vietnēs teikts, ka šajā brīdī uzglabātais spriegums C2 iekšienē un pozitīvais no D1 ir paredzēts apvienot ar C3 izeju, lai radītu dubultotu spriegumu, tomēr tam nav jēgas.
5. Tā kā, spriegumiem apvienojoties paralēli, neto spriegums nepalielinās. Spriegumiem jāapvienojas virknē, lai izraisītu vēlamo palielināšanas vai dubultošanās efektu.
6. Vienīgais loģiskais izskaidrojums, ko var iegūt, ir tad, kad tapas Nr. 3 kļūst augstas, kad C2 negatīvā ir pozitīvā līmenī un pozitīvais gals tiek turēts arī piegādes līmenī, tas ir spiests radīt reversās uzlādes impulsu, kas summējas ar C3. lādiņu, izraisot momentāno potenciālo smaili, kura maksimālais spriegums ir divreiz lielāks par barošanas līmeni.

Ja jums ir labāks vai tehniski pareizāks skaidrojums, lūdzu, jūtieties brīvi to izskaidrot, izmantojot savus komentārus.

Cik strāvas?

IC kontaktdakša Nr. 3 ir piešķirta, lai piegādātu maksimālo strāvu 200mA, tāpēc var sagaidīt, ka maksimālā strāvas pīķa strāva būs šajā 200mA līmenī, tomēr pīķi kļūs šaurāki atkarībā no C2, C3 vērtībām. Augstākas vērtības kondensatori var nodrošināt pilnīgāku strāvas pārnesi visā izvadā, tāpēc pārliecinieties, ka C2, C3 vērtības ir izvēlētas optimāli, aptuveni 100uF / 25V būs tieši pietiekami

Praktisks pielietojums

Lai gan sprieguma divkāršošanas ķēde var būt noderīga daudzām elektronisko shēmu lietojumprogrammām, hobijs balstīta lietojumprogramma varētu būt augstsprieguma LED apgaismojums no zema sprieguma avota, kā parādīts zemāk:

Iepriekš minētajā shēmā mēs varam redzēt, kā ķēde tiek izmantota 9V LED spuldzes apgaismošanai no 5V barošanas avota, kas parasti nebūtu iespējams, ja 5V būtu tieši uz LED.

Attiecība starp frekvenci, PWM un sprieguma izejas līmeni

Frekvencei jebkurā sprieguma divkāršotāja ķēdē nav izšķiroša nozīme, tomēr ātrāka frekvence palīdzēs jums sasniegt labākus rezultātus nekā lēnākas frekvences.

Līdzīgi PWM diapazonam darba ciklam jābūt aptuveni 50%, šaurāki impulsi radīs zemāku strāva pie izejas , tā kā pārāk platie impulsi neļaus attiecīgajiem kondensatoriem optimāli izlādēties, kas atkal radīs neefektīvu izejas jaudu.

Apspriestajā IC 555 astablajā ķēdē R1 var būt jebkur starp 10K un 100K, šis rezistors kopā ar C1 izlemj frekvenci. Tādējādi C1 var būt starp 50nF un 0,5uF.

R2 principā ļaus jums kontrolēt PWM, tāpēc to var padarīt par mainīgu rezistoru, izmantojot 100K pot.

Izmantojot IC 4049 NAV vārti

Šādu CMOS IC balstītu ķēdi var izmantot jebkura līdzstrāvas avota sprieguma (līdz 15 V DC) dubultošanai. Iesniegtais dizains dubultos jebkuru spriegumu no 4 līdz 15 V DC un spēs darbināt slodzes ar strāvu ne vairāk kā 30 mA.

Kā redzams diagrammā, šī līdzstrāvas sprieguma dubultošanas shēma piedāvā tikai vienu IC 4049, lai sasniegtu piedāvāto rezultātu.

IC 4049 Pinouts

Ķēdes darbība

IC 4049 ir ​​seši vārti, kas visi ir efektīvi, lai radītu apspriestās sprieguma dubultošanas darbības. Divi no sešiem vārtiem ir konfigurēti kā oscilatori.

Diagrammas kreisajā malā ir parādīta oscilatora sekcija.

100 K rezistors un 0,01 kondensators veido pamata frekvences noteikšanas komponentus.
Frekvence ir obligāti nepieciešama, ja ir jāveic sprieguma pakāpes darbības, tāpēc arī šeit ir nepieciešams iesaistīt oscilatoru.

Šīs svārstības kļūst noderīgas, lai iniciētu uzlādi un izvadītu kondensatoru komplektu, kas ir sprieguma reizinājums pāri kondensatoru komplektam tādā veidā, ka rezultāts kļūst divreiz lielāks par pielietoto barošanas spriegumu.

Tomēr spriegumu no oscilatora vēlams piemērot tieši kondensatoriem, drīzāk tas tiek darīts caur paralēli izvietotu IC vārtu grupu.

Šie paralēlie vārti kopā rada labu buferi uz pielietoto frekvenci no ģeneratora vārtiem tā, ka iegūtā frekvence ir spēcīgāka attiecībā pret strāvu un nesamazinās ar relatīvi lielāku slodzi pie izejām.

Tomēr, paturot prātā CMOS IC specifikācijas, nevar paredzēt, ka izejas strāvas apstrādes jauda būs lielāka par 40 mA.

Lielākas slodzes nekā tas izraisīs sprieguma līmeņa pasliktināšanos attiecībā pret barošanas līmeni.

Izejas kondensatora vērtības var palielināt līdz 100uF, lai no ķēdes iegūtu pietiekami augstus efektivitātes līmeņus.

Ja 12 barošanas avoti tiek ievadīti IC, no šīs IC 4049 balstītās sprieguma divkāršošanas shēmas var iegūt aptuveni 22 voltu izeju.

Detaļu saraksts

• R1 = 68K,
• C1 = 680 pF,
• C2, C3 = 100 uF / 25V,
• D1, D2 = 1N4148,
• N1, N2, N3, N4 = IC 4049,
• Baltas gaismas diodes = 3 nos.