A feszültség duplázó az az áramkör, ahol a bemeneti feszültség kétszeresét kapjuk meg, például ha 5 V feszültséget táplálunk, akkor 10 voltot kapunk a kimeneten. A transzformátorok általában a feszültség növelésére vagy csökkentésére szolgálnak, de néha a transzformátorok méretük és költségük miatt nem megvalósíthatók. Tehát itt van a gyors, egyszerű és praktikus megoldás a feszültség megduplázására az 555 időzítő IC használatával.
Alkatrészek
- 555 időzítő IC
- Diódák -2 (1N4007)
- Ellenállások - 10k, 33k
- Kapaciotorok - 22uf (2), 0,01uF (2)
- 3-12v tápforrás
Feszültség-megduplázó áramkör diagram és magyarázat
Az áramkört két részre oszthatjuk, az első rész az 555-ös IC-t állítja Astable módban, a négyzethullám előállításához, a második rész pedig 2 diódából és 2 kondenzátorból áll a kimeneti feszültség megduplázása érdekében.
Az 555 Timer IC-t Astable multivibrator módban konfiguráltuk, hogy kb. 2KHz, ezt a frekvenciát az R1, R2 ellenállás és a C1 kondenzátor határozza meg. Az alábbiakban ugyanarról a képletről van szó:
F = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Amikor az 555 IC 3-as PIN-kódjának kimenete alacsony, a D1 dióda torzul előre és a C3 kondenzátor a D1-en keresztül töltődik. A C3 kondenzátor a forrásnál azonos feszültségig töltődik fel, esetünkben 5v.
Most, amikor a 3-as PIN kimenete magasra megy, a D1 fordított előfeszítést kap, és blokkolja a C3 kondenzátor kisütését, és ezzel egyidejűleg D2 előre torzítja, és lehetővé teszi a C4 kondenzátor töltését. Most a C4 kondenzátor a C3 kondenzátor és a bemeneti forrás feszültségének együttes feszültségével töltődik fel, ami 5 V C3 kondenzátort és 5 V bemeneti tápellátást jelent, tehát akár 10 V-ot (a bemeneti forrás feszültségének kétszerese) tölt. De a gyakorlatban kevesebb kimeneti feszültséget kapunk, mint a bemeneti feszültség kétszerese, mint esetünkben kb. 10,76v helyett 8,76v.
Ennek a feszültség-duplázó áramkörnek is vannak hátrányai:
- Ez az áramkör azonban nagyon hasznos alacsonyabb áramforrásból magasabb feszültség előállításához, de ez csak 50 mA-es áramot képes leadni. Tehát csak gyengeáramú alkalmazásokhoz használható.
- A kimeneti feszültség instabil is lehet, ezért a megfelelő névleges feszültségszabályozó (IC78XX) használható a szabályozáshoz és a sima kimenethez. De a feszültségszabályozó IC maga is fogyaszt némi áramot, és csökkenti a leadható áramot (nem haladhatja meg a 70mA-t).
Megjegyzések:
- A bemeneti feszültségnek 3-12 volt között kell lennie, a magasabb feszültség tönkreteszi az 555 időzítő IC-t.
- A kimeneti terhelésnek nem szabad meghaladnia a 70 mA-nél nagyobb áramot.
- A feszültség nem fog azonnal megduplázódni, de lassan növekszik, és egy idő után a bemeneti feszültség kétszeresére áll.
- A C4 kondenzátor névleges feszültségének legalább a bemeneti feszültség kétszeresének kell lennie.
- A kimeneti feszültség nem pontosan kétszerese a bemeneti feszültségnek, kisebb lesz, mint a bemeneti feszültség. Mintha 8,76 V-ot kapnánk 5 V-os bemenethez, és ha 12 V-ot alkalmazunk, a kimeneti feszültség 18-20 volt lenne.