Podwajacz napięcia to obwód, w którym otrzymujemy dwukrotność napięcia wejściowego, na przykład jeśli podamy napięcie 5 V, na wyjściu otrzymamy 10 woltów. Generalnie transformatory służą do podwyższania lub obniżania napięcia, ale czasami transformatory są niewykonalne ze względu na ich rozmiar i koszt. Oto szybkie, łatwe i praktyczne rozwiązanie umożliwiające podwojenie napięcia przy użyciu układu scalonego 555 timera.
składniki
- Układ scalony timera 555
- Diody -2 (1N4007)
- Rezystory - 10k, 33k
- Kondensatory - 22 uf (2), 0,01 uF (2)
- Źródło zasilania 3-12v
Schemat obwodu podwajacza napięcia i wyjaśnienie
Możemy podzielić obwód na dwie części, pierwsza część składa się z 555-czasowego układu scalonego w trybie Astable, aby wygenerować falę prostokątną, a druga część składa się z 2 diod i 2 kondensatorów, aby podwoić napięcie wyjściowe.
Skonfigurowaliśmy układ scalony timera 555 w trybie Astable multiwibrator do generowania fali prostokątnej o długości ok. 2 KHz, o tej częstotliwości decyduje rezystor R1, R2 i kondensator C1. Poniżej znajduje się formuły na to samo:
F = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Kiedy sygnał wyjściowy na PIN 3 w 555 IC jest niski, dioda D1 jest spolaryzowana do przodu, a kondensator C3 zostaje naładowany przez D1. Kondensator C3 ładuje się do tego samego napięcia u źródła, w naszym przypadku 5v.
Teraz, gdy wyjście na styku 3 osiąga stan wysoki, D1 otrzymuje polaryzację wsteczną i blokuje rozładowanie kondensatora C3, a jednocześnie D2 jest spolaryzowany do przodu i umożliwia ładowanie kondensatora C4. Teraz kondensator C4 ładuje się połączonym napięciem kondensatora C3 i napięciem źródła wejściowego, co oznacza 5 V kondensatora C3 i 5 V zasilania wejściowego, więc ładuje się do 10 V (dwa razy więcej niż napięcie źródła wejściowego). W praktyce jednak napięcie wyjściowe jest mniejsze niż dwukrotność napięcia wejściowego, tak jak w naszym przypadku ok. 8,76 V zamiast 10 V.
Istnieją również wady tego obwodu podwajacza napięcia:
- Jednak ten obwód jest bardzo przydatny do generowania wyższego napięcia ze źródła o małej mocy, ale może on dostarczać tylko prąd do 50 mA. Dlatego powinien być używany tylko w aplikacjach napędzanych niskim prądem.
- Również napięcie wyjściowe może być niestabilne, więc regulator napięcia (IC78XX) o odpowiedniej wartości znamionowej może być użyty do regulacji i płynnej regulacji. Ale sam układ scalony regulatora napięcia pobiera pewien prąd i zmniejsza dostarczany prąd (nie może przekraczać 70 mA).
Uwagi:
- Napięcie wejściowe powinno wynosić 3-12 woltów, wyższe napięcie zniszczy układ scalony timera 555.
- Obciążenie na wyjściu nie powinno pobierać prądu większego niż 70 mA.
- Napięcie nie podwoi się natychmiastowo, ale będzie rosło powoli i po pewnym czasie osiągnie dwukrotność napięcia wejściowego.
- Napięcie znamionowe kondensatora C4 powinno być co najmniej dwukrotnością napięcia wejściowego.
- Napięcie wyjściowe nie jest dokładnie dwa razy większe od napięcia wejściowego, będzie mniejsze niż napięcie wejściowe. Tak jak mamy 8,76 V dla zasilania wejściowego 5 V, a jeśli zastosujesz 12 V, napięcie wyjściowe będzie wynosić 18-20 woltów.