Bu makalede, birkaç diğer pasif bileşenle birlikte tek bir IC 4049 ve IC 555 kullanarak birkaç basit DC'den DC'ye voltaj katlama devresinin nasıl yapılacağını öğreniyoruz.

Güçlü bir voltaj katlama devresi yapmak için basit bir IC 555'in nasıl kullanılabileceğini merak ediyorsanız, bu makale detayları anlamanıza ve tasarımı evde inşa etmenize yardımcı olacaktır.

Gerilim Katlayıcı Nedir

Bir voltaj katlayıcı, bir giriş voltajını, girişin büyüklüğünün iki katı olan daha yüksek bir voltaj çıkışına yükseltmek için yalnızca diyotlar ve kapasitörler kullanan bir devredir.

Gerilim katlayıcı konseptinde yeniyseniz ve konsepti derinlemesine öğrenmek istiyorsanız, bu web sitesinde farklı açıklayan iyi bir ayrıntılı makalemiz var. gerilim çarpan devreleri senin referansın için.

Gerilim çarpanı kavramı ilk olarak İngiliz ve İrlandalı fizikçiler John Douglas Cockcroft ve Ernest Thomas Sinton Walton tarafından keşfedilmiş ve pratik olarak kullanılmıştır, bu nedenle aynı zamanda Cockcroft – Walton (CW) üreteci.

Gerilim çarpanı tasarımına iyi bir örnek, aşağıdaki kavramdan yararlanan bu makale aracılığıyla incelenebilir. evlerde havayı temizlemek için iyonize hava üretmek .

Bir voltaj katlama devresi, aynı zamanda, diyot / kapasitör aşamasının yalnızca birkaç aşamayla sınırlandırıldığı, böylece çıkışın, besleme voltajının iki katı olabilen bir voltaj üretmesine izin verildiği bir voltaj çarpanı biçimidir.

“bilgisayar düğümü nedir ”

Tüm voltaj çarpan devreleri zorunlu olarak bir AC girişi veya titreşimli bir giriş gerektirdiğinden, sonuçları elde etmek için bir osilatör devresi gerekli hale gelir.

IC 555 Pinout Detayları

IC 555 pin çıkışı ayrıntıları, toprak, Vcc, sıfırlama, eşik, deşarj, kontrol voltajı

IC 555 kullanan Voltaj Katlayıcı Devre Şeması

Yukarıdaki örneğe atıfta bulunarak, aslında bir osilatör biçimi olan ve çıkış pini # 3'te titreşimli bir DC (AÇIK / KAPALI) üretmek üzere tasarlanmış, kararsız bir multivibratör aşaması olarak yapılandırılmış bir IC 555 devresini görebiliriz.

Hatırlarsan, tartışmıştık bir LED meşale devresi Osilatör bölümü bir IC 4049 kapıları kullanılarak oluşturulmuş olsa da, aynı şekilde bir voltaj katlama devresi kullanan bu web sitesinde.

Temel olarak, IC 555 aşamasını başka herhangi bir osilatör devresiyle değiştirebilir ve yine de voltaj ikiye katlama etkisini elde edebilirsiniz.

Bununla birlikte, bu IC, herhangi bir harici akım amplifikatörü aşaması kullanmadan diğer tüm IC tabanlı osilatör devresinden daha fazla akım üretebildiğinden, IC 555'in kullanılması küçük bir fayda sağlar.

Voltaj Katlama Aşaması Nasıl Çalışır?

Yukarıdaki diyagramda görülebileceği gibi, gerçek voltaj çarpımı, yarım köprü 2 aşamalı voltaj çoğaltıcı ağı olarak yapılandırılan D1, D2, C2, C3 aşaması tarafından gerçekleştirilir.

IC 555'in 3. pin durumuna yanıt olarak bu aşamayı simüle etmek biraz zor olabilir ve hala beynimde doğru şekilde çalışmasını sağlamak için mücadele ediyorum.

Zihin simülasyonuma göre, söz konusu gerilim katlama aşamasının çalışması aşağıdaki noktalarda verildiği gibi açıklanabilir:

IC çıkış pini # 3 düşük mantıkta veya zemin seviyesindeyken, D1 C2'yi şarj edebilir, çünkü C2 ve pim # 3'ün negatif potansiyeli üzerinden önyargılı olarak ileri gidebilir, ayrıca aynı anda C3, D1 ve D2 yoluyla yüklenir. .
Şimdi, bir sonraki anda 3. pin yüksek mantıkta veya pozitif arz potansiyelinde olur olmaz, işler biraz kafa karıştırıcı hale gelir.
Burada C2, D1 yoluyla deşarj edemez, bu nedenle D1'den, C2'den ve C3'ten de tedarik seviyesi çıkışımız var.
Diğer çevrimiçi sitelerin çoğu, bu noktada C2 içinde depolanan voltajın ve D1'den gelen pozitifin, ikiye katlanmış bir voltaj üretmek için C3'ün çıkışı ile birleşmesi gerektiğini söylüyor, ancak bu mantıklı değil.
Çünkü gerilimler paralel olarak birleştiğinde net gerilim artmaz. Gerilimler, istenen güçlendirme veya ikiye katlama etkisine neden olmak için seri olarak birleştirilmelidir.
Türetilebilecek tek mantıksal açıklama, pin # 3 yükseldiğinde, C2'nin negatifinin pozitif seviyede olması ve pozitif ucunun da arz seviyesinde tutulması, C3 ile toplanan bir ters şarj darbesi üretmeye zorlanmasıdır. yük, besleme seviyesinin iki katı tepe gerilime sahip anlık bir potansiyel yükselmeye neden olur.

Daha iyi veya teknik olarak daha doğru bir açıklamanız varsa, lütfen bunu yorumlarınızla açıklamaktan çekinmeyin.

Ne Kadar Akım?

IC'nin Pin # 3'ü maksimum 200mA akım sağlamak üzere atanmıştır, bu nedenle maksimum tepe akımının bu 200mA seviyesinde olması beklenebilir, ancak pikler C2, C3 değerlerine bağlı olarak daralacaktır. Daha yüksek değerli kapasitörler, çıkış boyunca daha tam akım aktarımı sağlayabilir, bu nedenle C2, C3 değerlerinin en uygun şekilde seçildiğinden emin olun, yaklaşık 100 uF / 25V yeterli olacaktır.

Pratik Bir Uygulama

Bir voltaj katlama devresi birçok elektronik devre uygulaması için yararlı olabilse de, hobi tabanlı bir uygulama, aşağıda gösterildiği gibi, düşük voltajlı bir kaynaktan yüksek voltajlı bir LED'i aydınlatmak olabilir:

Yukarıdaki devre şemasında, devrenin 5V'luk bir besleme kaynağından 9V'luk bir LED ampulü aydınlatmak için nasıl kullanıldığını görebiliriz; bu, 5V'nin doğrudan LED'e uygulanması durumunda normalde imkansız olurdu.

Frekans, PWM ve Gerilim Çıkış Seviyesi arasındaki ilişki

Herhangi bir voltaj katlama devresindeki frekans çok önemli değildir, ancak daha hızlı frekans, daha yavaş frekanslardan daha iyi sonuçlar almanıza yardımcı olacaktır.

PWM aralığı için benzer şekilde, görev döngüsü kabaca% 50 olmalıdır, daha dar darbeler daha düşük çıkıştaki akım çok geniş darbeler, ilgili kapasitörlerin optimum şekilde boşalmasına izin vermeyeceği için yine etkisiz bir çıkış gücüne neden olur.

Tartışılan IC 555 kararsız devrede, R1, 10K ile 100K arasında herhangi bir yerde olabilir, bu direnç C1 ile birlikte frekansa karar verir. C1 sonuç olarak 50nF ila 0.5uF arasında herhangi bir yerde olabilir.

R2, temel olarak PWM'yi kontrol etmenizi sağlayacaktır, bu nedenle bu, 100K'lık bir pot aracılığıyla değişken bir direnç haline getirilebilir.

IC 4049 NOT kapılarını kullanma

Aşağıdaki CMOS IC tabanlı devre, herhangi bir DC kaynak voltajını (15 V DC'ye kadar) ikiye katlamak için kullanılabilir. Sunulan tasarım, 4 ila 15 V DC arasındaki herhangi bir voltajı ikiye katlayacak ve 30 mA'dan daha fazla olmayan akımda yükleri çalıştırabilecektir.

Diyagramda görülebileceği gibi, bu DC voltaj katlama devresi, önerilen sonuca ulaşmak için sadece tek bir IC 4049 kullanır.

IC 4049 Pin Çıkışları

Devre Çalışması

IC 4049, tartışılan voltaj ikiye katlama eylemlerini oluşturmak için etkili olan altı kapıya sahiptir. Altı kapıdan ikisi osilatör olarak yapılandırılmıştır.

Diyagramın en solunda osilatör bölümü gösterilmektedir.

100 K direnç ve 0.01 kondansatör, temel frekans belirleme bileşenlerini oluşturur.
Bir voltaj adımlama eyleminin uygulanması gerekiyorsa, bir frekans zorunlu olarak gereklidir, bu nedenle burada da bir osilatörün dahil edilmesi gerekli hale gelir.

Bu salınımlar, çıktıdaki bir dizi kapasitörün şarjını başlatmak ve boşaltmak için yararlı hale gelir; bu, kapasitörler seti boyunca gerilimin, sonuç, uygulanan besleme geriliminin iki katı olacağı şekilde çarpılması anlamına gelir.

Bununla birlikte, osilatörden gelen voltaj tercihen doğrudan kondansatörlere uygulanamaz, bunun yerine paralel bir şekilde düzenlenmiş IC'nin bir grup kapısı aracılığıyla yapılır.

Bu paralel kapılar birlikte, jeneratör kapılarından uygulanan frekansa iyi bir tamponlama oluşturur, böylece ortaya çıkan frekans, akıma göre daha güçlüdür ve çıkışlarda nispeten daha yüksek yüklerle düşmez.

Ancak yine de bir CMOS IC'nin teknik özelliklerini göz önünde bulundurarak, çıkış akımı işleme kapasitesinin 40 mA'dan büyük olması beklenemez.

Bundan daha yüksek yükler, voltaj seviyesinin besleme seviyesine doğru bozulmasına neden olacaktır.

Devreden makul ölçüde daha yüksek verimlilik seviyeleri elde etmek için çıkış kapasitör değerleri 100 uF'ye yükseltilebilir.

IC'ye besleme girişi olarak 12 volt ile, bu IC 4049 tabanlı voltaj katlama devresinden yaklaşık 22 voltluk bir çıktı elde edilebilir.