2 circuite de dublare a tensiunii ușoare discutate

În acest articol vom învăța cum să realizăm câteva circuite simple de dublare a tensiunii de la CC la CC folosind un singur IC 4049 și IC 555 împreună cu alte câteva componente pasive.

Dacă vă întrebați cum poate fi utilizat un simplu IC 555 pentru realizarea unui circuit puternic de dublare a tensiunii, acest articol vă va ajuta să înțelegeți detaliile și să construiți designul acasă.

Ce este un duplicator de tensiune

Un dublor de tensiune este un circuit care utilizează numai diode și condensatoare pentru ridicarea unei tensiuni de intrare într-o ieșire de tensiune mai mare, de două ori magnitudinea intrării.

Dacă sunteți nou în conceptul de dublare a tensiunii și doriți să învățați conceptul în profunzime, avem un articol elaborat bun în acest site web care explică diferite circuite multiplicatoare de tensiune pentru referinta ta.

Conceptul multiplicatorului de tensiune a fost descoperit și utilizat pentru prima dată practic de fizicienii britanici și irlandezi John Douglas Cockcroft și Ernest Thomas Sinton Walton, de aceea este numit și Generator Cockcroft – Walton (CW).

Un bun exemplu de proiectare a multiplicatorului de tensiune poate fi studiat prin acest articol care exploatează conceptul pentru generând aer ionizat pentru purificarea aerului în case .

Un circuit de dublare a tensiunii este, de asemenea, o formă de multiplicator de tensiune în care etapa diodă / condensator este limitată doar la câteva etape, astfel încât ieșirea să poată produce o tensiune care poate fi de două ori față de tensiunea de alimentare.

Deoarece toate circuitele multiplicatoare de tensiune necesită în mod obligatoriu o intrare AC sau o intrare pulsantă, un circuit oscilator devine esențial pentru realizarea rezultatelor.

IC 555 Detalii Pinout

Schema de circuit a dublatorului de tensiune folosind IC 555

Referindu-ne la exemplul de mai sus, putem vedea un circuit IC 555 configurat ca un stadiu multivibrator astabil, care este de fapt o formă de oscilator și este proiectat pentru a produce un DC (ON / OFF) pulsant la pinul de ieșire # 3.

Dacă vă amintiți, am discutat un circuit cu lanternă LED în acest site web, care folosește în mod identic un circuit de dublare a tensiunii, deși secțiunea oscilatorului este creată cu ajutorul unei porți IC 4049.

Practic, puteți înlocui etapa IC 555 cu orice alt circuit oscilator și puteți obține efectul de dublare a tensiunii.

Cu toate acestea, utilizarea IC 555 are un ușor beneficiu, deoarece acest IC este capabil să genereze mai mult curent decât orice alt circuit oscilator bazat pe IC fără a utiliza nici o etapă externă de amplificator de curent.

Cum funcționează etapa de dublare a tensiunii

Așa cum se poate vedea în diagrama de mai sus, multiplicarea reală a tensiunii este implementată de etapele D1, D2, C2, C3, care sunt configurate ca o rețea de multiplicare a tensiunii în două trepte pe jumătate de punte.

Simularea acestei etape ca răspuns la situația pinului 3 al IC 555 poate fi puțin dificilă și încă mă lupt să-l pun corect în creier.

Conform simulării minții mele, funcționarea etapei menționate de dublare a tensiunii poate fi explicată după cum este dat în următoarele puncte:

1. Când pinul de ieșire IC # 3 se află în logica scăzută sau la nivelul solului, D1 este capabil să încarce C2, deoarece este capabil să devină polarizat prin C2 și potențialul negativ al pinului 3, de asemenea simultan C3 este încărcat prin D1 și D2 .
2. Acum, în următoarea clipă, de îndată ce pinul 3 devine cu o logică ridicată sau cu un potențial de aprovizionare pozitiv, lucrurile devin ușor confuze.
3. Aici C2 nu poate descărca prin D1, deci avem un nivel de alimentare ieșit din D1, din C2 și, de asemenea, din C3.
4. Multe dintre celelalte site-uri online spun că în acest moment tensiunea stocată în interiorul lui C2 și pozitivul de la D1 se presupune că se combină cu ieșirea lui C3 pentru a produce o tensiune dublată, totuși acest lucru nu are sens.
5. Deoarece, atunci când tensiunile se combină în paralel, tensiunea netă nu crește. Tensiunile trebuie să se combine în serie pentru a provoca amplificarea dorită sau efectul de dublare.
6. Singura explicație logică care poate fi derivată este, atunci când pinul # 3 devine ridicat, negativul lui C2 fiind la nivel pozitiv și capătul său pozitiv deținut și la nivelul de alimentare, este forțat să producă un impuls de încărcare inversă care se adaugă cu C3 încărcare, provocând un potențial instantaneu care are o tensiune de vârf dublă față de nivelul de alimentare.

Dacă aveți o explicație mai bună sau mai corectă din punct de vedere tehnic, vă rugăm să nu ezitați să o explicați prin comentariile dvs.

Cât de mult curent?

Pinul 3 al IC-ului este atribuit să furnizeze un curent maxim de 200 mA, prin urmare, curentul maxim de vârf poate fi de așteptat să fie la acest nivel de 200 mA, cu toate acestea vârfurile se vor îngusta în funcție de valorile C2, C3. Condensatoarele cu valoare mai mare ar putea permite un transfer de curent mai complet pe ieșire, prin urmare asigurați-vă că valorile C2, C3 sunt selectate optim, în jur de 100uF / 25V vor fi suficient

O aplicație practică

Deși un circuit de dublare a tensiunii poate fi util pentru multe aplicații de circuite electronice, o aplicație bazată pe hobby ar putea fi iluminarea unui LED de înaltă tensiune dintr-o sursă de joasă tensiune, așa cum se arată mai jos:

În schema de circuite de mai sus putem vedea modul în care circuitul este utilizat pentru iluminarea unui bec LED de 9V de la o sursă de alimentare de 5V, ceea ce ar fi în mod normal imposibil dacă 5V ar fi aplicat direct pe LED.

Relația dintre frecvență, PWM și nivelul de ieșire de tensiune

Frecvența în orice circuit de dublare a tensiunii nu este crucială, cu toate acestea, frecvența mai rapidă vă va ajuta să obțineți rezultate mai bune decât frecvențele mai lente.

În mod similar pentru gama PWM, ciclul de funcționare ar trebui să fie de aproximativ 50%, impulsurile mai înguste vor cauza mai mici curent la ieșire , întrucât impulsurile prea largi nu vor permite condensatorilor relevanți să se descarce optim, rezultând din nou o putere de ieșire ineficientă.

În circuitul astabil discutat IC 555, R1 poate fi oriunde între 10K și 100K, acest rezistor împreună cu C1 decid frecvența. În consecință, C1 poate fi între 50nF și 0,5uF.

R2 vă va permite în mod fundamental să controlați PWM, prin urmare acest lucru poate fi transformat într-un rezistor variabil printr-un pot de 100K.

Utilizarea porților IC 4049 NU

Următorul circuit bazat pe IC CMOS poate fi utilizat pentru dublarea oricărei tensiuni a sursei de curent continuu (până la 15 V CC). Proiectul prezentat va dubla orice tensiune între 4 și 15 V c.c. și va putea opera sarcini la curent nu mai mare de 30 mA.

După cum se poate vedea în diagramă, acest circuit de dublare a tensiunii continue utilizează doar un singur IC 4049 pentru a obține rezultatul propus.

IC 4049 Pinouts

Funcționarea circuitului

IC 4049 are șase porți în toate, care sunt toate eficiente pentru a genera acțiunile de dublare a tensiunii discutate. Două dintre porțile din cele șase sunt configurate ca oscilator.

Extrema stângă a diagramei arată secțiunea oscilatorului.

Rezistorul de 100 K și condensatorul de 0,01 formează componentele de bază pentru determinarea frecvenței.
O frecvență este imperativ necesară dacă trebuie implementate acțiuni de intensificare a tensiunii, de aceea și aici implicarea unui oscilator devine necesară.

Aceste oscilații devin utile pentru inițierea încărcării și descărcării unui set de condensatori la ieșire, ceea ce echivalează cu înmulțirea tensiunii pe ansamblul condensatorilor în așa fel încât rezultatul să devină dublu față de tensiunea de alimentare aplicată.

Cu toate acestea, tensiunea de la oscilator nu poate fi aplicată de preferință direct condensatoarelor, ci se face mai degrabă printr-un grup de porți ale IC-ului dispuse în mod paralel.

Aceste porți paralele produc împreună un tampon bun la frecvența aplicată de la porțile generatorului, astfel încât frecvența rezultată este mai puternică în raport cu curentul și nu se clatină cu sarcini relativ mai mari la ieșiri.

Dar, ținând cont de specificațiile unui IC CMOS, nu se poate aștepta ca capacitatea de manipulare a curentului de ieșire să fie mai mare de 40 mA.

Încărcări mai mari decât aceasta vor duce la deteriorarea nivelului de tensiune spre nivelul de alimentare.

Valorile condensatorului de ieșire pot fi mărite la 100uF pentru a obține niveluri de eficiență destul de ridicate din circuit.

Cu 12 volți ca intrare de alimentare la IC, o ieșire de aproximativ 22 de volți poate fi obținută de la acest circuit de dublare a tensiunii bazat pe IC 4049.

Lista de componente

• R1 = 68K,
• C1 = 680pF,
• C2, C3 = 100 uF / 25V,
• D1, D2 = 1N4148,
• N1, N2, N3, N4 = IC 4049,
• LED-uri albe = 3 nr.