Selles artiklis õpime, kuidas teha paar lihtsat alalisvoolu kuni alalisvoolu pinge kahekordistaja ahelat, kasutades ühte IC 4049 ja IC 555 koos mõne muu passiivse komponendiga.

Kui te ei tea, kuidas lihtsat IC 555 saab kasutada võimsa pinge kahekordistaja vooluahela valmistamiseks, aitab see artikkel teil üksikasjadest aru saada ja kodus disaini üles ehitada.

Mis on pinge kahekordistaja

Pinge kahekordistaja on vooluahel, mis kasutab sisendpinge kõrgema väljundi saamiseks sisendi suuruse ületamiseks kaks korda ainult dioode ja kondensaatoreid.

Kui olete uus pinge kahekordistaja kontseptsioon ja soovite seda mõistet põhjalikult õppida, on sellel veebisaidil hea väljatöötatud artikkel, mis selgitab erinevaid pinge kordistaja ahelad viitamiseks.

Pinge kordistaja mõiste avastasid ja kasutasid esmakordselt Briti ja Iiri füüsikud John Douglas Cockcroft ja Ernest Thomas Sinton Walton, seetõttu nimetatakse seda ka Cockcroft – Waltoni (CW) generaator.

Selle pinge kordistaja disaini head näidet saab uurida selle artikli kaudu, milles kasutatakse kontseptsiooni ioniseeritud õhu tekitamine kodudes õhu puhastamiseks .

Pinge kahekordistaja vooluahel on ka pinge kordistaja vorm, kus dioodi / kondensaatori staadium on piiratud ainult paari etapiga, nii et väljundil lastakse toota pinget, mis võib olla toitepingest kaks korda suurem.

“kuidas kuiv rakk töötab ”

Kuna kõik pinge kordistaja ahelad vajavad kohustuslikult vahelduvvoolu sisendit või pulseerivat sisendit, muutub ostsillaatori ahel tulemuste saavutamiseks hädavajalikuks.

IC 555 Pinouti üksikasjad

IC 555 kinnitusdetailid, maandus, Vcc, lähtestamine, künnis, tühjendus, juhtpinge

Pinge kahekordistaja vooluringi skeem IC 555 abil

Viidates ülaltoodud näitele, näeme IC 555 ahelat, mis on konfigureeritud astabilise multivibraatori etapina, mis on tegelikult ostsillaatori vorm ja on mõeldud pulseeriva alalisvoolu (SISSE / VÄLJAS) tekitamiseks väljundnõelas nr 3.

Kui meenutate, olime arutanud LED-taskulamp sellel veebisaidil, mis kasutab üsna identselt pinge kahekordistaja vooluahelat, ehkki ostsillaatori sektsioon on loodud IC 4049 väravate abil.

Põhimõtteliselt saate IC 555 astme asendada mis tahes muu ostsillaatori ahelaga ja saada ikkagi pinge kahekordistamise efekt.

Kuid IC 555 kasutamisel on väike eelis, kuna see IC suudab tekitada rohkem voolu kui mis tahes muu IC-põhine ostsillaatori vooluring, ilma välise voolu võimendi astet kasutamata.

Kuidas töötab pinge kahekordistaja etapp

Nagu ülaltoodud diagrammilt näha, teostab tegeliku pinge korrutamise astmed D1, D2, C2, C3, mis on konfigureeritud poolsilla kaheastmelise pinge kordistaja võrguna.

Selle etapi simuleerimine vastusena IC 555 nööpnõelale nr 3 võib olla veidi keeruline ja ma näen endiselt vaeva, et see mu ajus õigesti töötaks.

Minu mõtte simulatsiooni kohaselt saab nimetatud pinge kahekordistaja etapi tööd selgitada järgmistes punktides esitatud viisil:

Kui IC väljundpistik nr 3 on madalal loogikal või maapinnal, on D1 võimeline laadima C2, kuna ta suudab edasi liikuda C2 kaudu ja tihvti # 3 negatiivse potentsiaali kaudu, samal ajal laetakse C3 ka D1 ja D2 kaudu .
Nüüd, järgmisel hetkel, kui tihvt nr 3 muutub suureks loogikaks või positiivseks pakkumispotentsiaaliks, lähevad asjad veidi segaseks.
Siin ei suuda C2 D1 kaudu tühjeneda, seega on meil toitetaseme väljund D1-st, C2-st ja ka C3-st.
Paljud teised veebisaidid väidavad, et sel hetkel peaks C2-sse salvestatud pinge ja D1 positiivne liituma kahekordistunud pinge saamiseks C3 väljundiga, kuid sellel pole mõtet.
Sest pingete paralleelsel kombineerimisel netopinge ei suurene. Soovitud võimenduse või kahekordistava efekti tekitamiseks peavad pinged üksteise kaupa ühenduma.
Ainus loogiline seletus, mida saab tuletada, on see, et kui tihvt nr 3 muutub kõrgeks, kui C2 negatiivne väärtus on positiivsel tasemel ja positiivne lõpp jääb ka varustatuse tasemele, on see sunnitud tootma pöördlaadimise impulsi, mis liitub C3-ga laengut, põhjustades hetkelise potentsiaalse piigi, mille tipppinge on kaks korda suurem kui toitetasem.

Kui teil on parem või tehniliselt õigem selgitus, selgitage seda julgelt oma kommentaaride kaudu.

Kui palju praegust?

IC kontakt # 3 on määratud andma maksimaalselt 200mA voolu, seetõttu võib eeldada, et maksimaalne tippvool on sellel 200mA tasemel, kuid piigid muutuvad kitsamaks sõltuvalt C2, C3 väärtustest. Suurema väärtusega kondensaatorid võivad võimaldada täielikku voolu ülekandmist väljundis, seetõttu veenduge, et C2, C3 väärtused oleksid optimaalselt valitud, umbes 100uF / 25V on täpselt piisav

Praktiline rakendus

Kuigi pinge kahekordistaja vooluring võib olla kasulik paljude elektrooniliste vooluringide rakenduste jaoks, võib hobipõhine rakendus olla kõrgepinge LED-i valgustamine madalpingeallikast, nagu allpool näidatud:

LED-ga pinge kahekordistaja vooluring IC 555

Ülaltoodud skeemil näeme, kuidas vooluahelat kasutatakse 9V LED-pirni valgustamiseks 5V toiteallikast, mis oleks tavaliselt võimatu, kui 5V rakendataks otse LED-le.

Sageduse, PWM ja väljundpinge suhe

Sagedus üheski pinge kahekordistaja vooluahelas pole ülioluline, kuid kiirem sagedus aitab teil saavutada paremaid tulemusi kui aeglasemad sagedused.

Sarnaselt PWM-i vahemikule peaks töötsükkel olema umbes 50%, kitsamad impulsid põhjustavad madalamat vool väljundis , samas kui liiga laiad impulsid ei lase vastavatel kondensaatoritel optimaalselt tühjeneda, mille tulemuseks on jällegi ebaefektiivne väljundvõimsus.

Arutatud IC 555 astable-ahelas võib R1 olla vahemikus 10K kuni 100K, see takisti koos C1 otsustab sageduse. C1 võib seega olla vahemikus 50 nF kuni 0,5 uF.

R2 võimaldab teil põhimõtteliselt PWM-i juhtida, seetõttu saab sellest 100K poti kaudu muuta muutuva takisti.

Kasutades IC 4049 NOT väravaid

Järgmist CMOS IC-põhist vooluahelat saab kasutada mis tahes alalisvooluallika pinge (kuni 15 V DC) kahekordistamiseks. Esitatud disain kahekordistab igasuguse pinge vahemikus 4 kuni 15 V DC ja suudab töötada koormustel voolu juures, mis ei ületa 30 mA.

Nagu diagrammilt näha, kasutab see alalispinge kahekordistaja ahel kavandatud tulemuse saavutamiseks ainult ühte IC 4049.

IC 4049 kinnitusdetailid

IC 4049 kinnitusdiagrammi spetsifikatsioonid

Ahela töö

IC 4049-l on kokku kuus väravat, mis kõik on mõeldud selleks, et tekitada arutletud pinge kahekordistamise toiminguid. Kaks väravat kuuest on konfigureeritud ostsillaatoriks.

Diagrammi kõige vasakpoolsem vasakpoolne osa näitab ostsillaatori sektsiooni.

100 K takisti ja 0,01 kondensaator moodustavad sageduse määramise põhikomponendid.
Sagedus on hädavajalik, kui on vaja rakendada pinge astmelisi toiminguid, seetõttu on ka siin vajalik ostsillaatori kaasamine.

Need võnked muutuvad kasulikuks kondensaatorite komplekti laadimisel ja tühjendamisel väljundis, mis võrdub kondensaatorite komplekti pinge korrutamisega sellisel viisil, et tulemus muutub kahekordseks rakendatud toitepingeks.

Kuid ostsillaatori pinget ei saa eelistatult otse kondensaatoritele rakendada, pigem toimub see paralleelselt paigutatud IC väravate rühma kaudu.

Need paralleelsed väravad annavad hea puhvri generaatori väravatelt rakendatud sagedusele, nii et tekkiv sagedus on voolu suhtes tugevam ja ei loksu väljunditel suhteliselt suurema koormusega.

Kuid CMOS IC spetsifikatsioone silmas pidades ei saa eeldada, et väljundvoolu käitlusvõime on suurem kui 40 mA.

Sellest suurem koormus võib põhjustada pingetaseme halvenemise toitetaseme suunas.

Väljundkondensaatori väärtusi saab tõsta 100uF-ni, et saada vooluringist mõistlikult kõrgemat efektiivsustaset.

Kui mikrolülituse toiteallikana on 12 volti, võib sellest IC 4049-põhisest pinge kahekordistaja ahelast saada umbes 22 volti väljundi.