Удвоитель напряжения - это схема, в которой мы получаем удвоенное входное напряжение, например, если мы подаем напряжение 5 В, мы получим на выходе 10 вольт. Обычно трансформаторы используются для повышения или понижения напряжения, но иногда использование трансформаторов невозможно из-за их размера и стоимости. Итак, вот быстрое, простое и практичное решение для удвоения напряжения с использованием микросхемы таймера 555.
Составные части
- 555 таймер IC
- Диоды -2 (1N4007)
- Резисторы - 10к, 33к
- Емкость двигателя - 22 мкФ (2), 0,01 мкФ (2)
- Источник питания 3-12 В
Принципиальная схема удвоителя напряжения и пояснения
Мы можем разделить схему на две части: первая часть состоит из ИС 555 раз в нестабильном режиме для генерации прямоугольной волны, а вторая часть состоит из 2 диодов и 2 конденсаторов для удвоения выходного напряжения.
Мы настроили микросхему таймера 555 в режиме нестабильного мультивибратора для генерации прямоугольной волны прибл. 2 кГц, эта частота определяется резистором R1, R2 и конденсатором C1. Ниже приведены формулы для того же:
F = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Когда на выходе PIN 3 микросхемы 555 IC низкий уровень, диод D1 смещается в прямом направлении, а конденсатор C3 заряжается через D1. Конденсатор C3 заряжается до того же напряжения на источнике, в нашем случае 5В.
Теперь, когда выходной сигнал на контакте 3 становится высоким, D1 смещается в обратном направлении и блокирует разряд конденсатора C3, и в то же время D2 смещается в прямом направлении и позволяет конденсатору C4 заряжаться. Теперь конденсатор C4 заряжается объединенным напряжением конденсатора C3 и напряжением входного источника, то есть 5 В конденсатора C3 и 5 В входного питания, поэтому он заряжается до 10 В (вдвое больше напряжения входного источника). Но на практике мы получаем выходное напряжение вдвое меньше входного, например, в нашем случае мы получаем прибл. 8,76 В вместо 10 В.
У данной схемы удвоителя напряжения есть и недостатки:
- Однако эта схема очень полезна для генерации более высокого напряжения от источника с низким энергопотреблением, но она может обеспечивать ток только до 50 мА. Поэтому его следует использовать только для приложений с низким током.
- Также выходное напряжение может быть нестабильным, поэтому регулятор напряжения (IC78XX) соответствующего номинала может быть использован для регулирования и плавного вывода. Но сама микросхема регулятора напряжения потребляет некоторый ток и снижает выходной ток (не должен превышать 70 мА).
Ноты:
- Входное напряжение должно быть в пределах 3–12 вольт, более высокое напряжение приведет к выходу из строя микросхемы таймера 555.
- Нагрузка на выходе не должна потреблять ток более 70 мА.
- Напряжение не будет удваиваться мгновенно, но будет увеличиваться медленно и через некоторое время станет равным удвоенному входному напряжению.
- Номинальное напряжение конденсатора C4 должно как минимум вдвое превышать входное напряжение.
- Выходное напряжение не вдвое больше входного напряжения, оно будет меньше входного напряжения. Например, у нас есть 8,76 В для входного питания 5 В, и если вы примените 12 В, выходное напряжение будет 18-20 В.