Dalam artikel ini kita belajar bagaimana membuat beberapa rangkaian pengganda voltan DC hingga DC sederhana menggunakan IC 4049 dan IC 555 tunggal bersama dengan beberapa komponen pasif lain.

Sekiranya anda tertanya-tanya bagaimana IC 555 ringkas boleh digunakan untuk membuat litar pengganda voltan yang kuat, maka artikel ini akan membantu anda memahami perincian dan membina reka bentuk di rumah.

Apa itu Pengganda Voltan

Pengganda voltan adalah litar yang hanya menggunakan diod dan kapasitor untuk menaikkan voltan masukan ke output voltan yang lebih tinggi, dua kali ganda besarnya input.

Sekiranya anda baru menggunakan konsep penggandaan voltan dan ingin mempelajari konsep ini secara mendalam, kami mempunyai artikel terperinci yang baik di laman web ini yang menjelaskan perbezaan litar pengganda voltan untuk rujukan anda.

Konsep pengganda voltan pertama kali ditemui dan digunakan secara praktikal oleh ahli fizik Inggeris dan Ireland John Douglas Cockcroft dan Ernest Thomas Sinton Walton, oleh itu ia juga disebut Penjana Cockcroft – Walton (CW).

Contoh yang baik dari reka bentuk pengganda voltan dapat dikaji melalui artikel ini yang memanfaatkan konsep untuk menghasilkan udara terion untuk membersihkan udara di rumah .

Litar penggandaan voltan juga merupakan bentuk pengganda voltan di mana tahap dioda / kapasitor dibatasi kepada beberapa tahap sahaja, sehingga output dibenarkan menghasilkan voltan yang mungkin dua kali ganda dari voltan bekalan.

“Kuasa 3 fasa vs kuasa fasa tunggal ”

Oleh kerana semua litar pengganda voltan memerlukan masukan AC atau input berdenyut, litar pengayun menjadi penting untuk mencapai hasilnya.

Butiran Pinout IC 555

Perincian pinout IC 555, ground, Vcc, reset, ambang, pelepasan, voltan kawalan

Litar Diagram Voltan Doubler menggunakan IC 555

Merujuk pada contoh di atas, kita dapat melihat rangkaian IC 555 yang dikonfigurasi sebagai tahap multivibrator astabel, yang sebenarnya merupakan bentuk pengayun, dan dirancang untuk menghasilkan DC berdenyut (ON / OFF) pada pin outputnya # 3.

Sekiranya anda ingat, kami telah membincangkannya litar obor LED di laman web ini, yang hampir sama menggunakan rangkaian pengganda voltan, walaupun bahagian pengayun dibuat menggunakan gerbang IC 4049.

Pada asasnya, anda boleh mengganti tahap IC 555 dengan litar pengayun lain dan masih mendapat kesan penggandaan voltan.

Namun menggunakan IC 555 mempunyai sedikit keuntungan kerana IC ini dapat menghasilkan arus lebih banyak daripada litar pengayun berasaskan IC lain tanpa menggunakan tahap penguat arus luaran.

Bagaimana Tahap Pengganda Voltan Beroperasi

Seperti yang dapat dilihat pada rajah di atas, pendaraban voltan sebenar dilaksanakan oleh tahap D1, D2, C2, C3, yang dikonfigurasikan sebagai rangkaian pengganda voltan 2 tahap setengah jambatan.

Menyimulasikan tahap ini sebagai tindak balas terhadap situasi pin # 3 IC 555 agak sukar, dan saya masih berusaha untuk membuatnya berjalan di otak saya dengan betul.

Sesuai dengan simulasi fikiran saya, cara kerja tahap penggandaan voltan dapat dijelaskan seperti yang diberikan dalam perkara berikut:

Apabila pin output IC # 3 berada di logik rendah atau permukaan tanah, D1 dapat mengecas C2, kerana dapat maju bias melalui C2 dan potensi negatif pin # 3, juga secara bersamaan C3 dicas melalui D1, dan D2 .
Sekarang, pada saat berikutnya sebaik pin # 3 menjadi logik tinggi atau pada potensi penawaran positif, keadaan menjadi sedikit membingungkan.
Di sini C2 tidak dapat melepaskan melalui D1, jadi kami mempunyai output tahap bekalan dari D1, dari C2, dan dari C3 juga.
Sebilangan besar laman web dalam talian lain mengatakan bahawa pada ketika ini voltan tersimpan di dalam C2, dan positif dari D1 seharusnya digabungkan dengan output C3 untuk menghasilkan voltan berlipat ganda, namun itu tidak masuk akal.
Kerana, apabila voltan bergabung secara selari, voltan bersih tidak meningkat. Tegangan mesti bergabung secara bersiri untuk menyebabkan peningkatan atau kesan penggandaan yang diinginkan.
Satu-satunya penjelasan logik yang dapat diturunkan adalah, apabila pin # 3 menjadi tinggi, negatif C2 berada pada tahap positif dan ujung positifnya juga berada pada tahap bekalan, ia terpaksa menghasilkan nadi cas balik yang ditambah dengan C3 cas, menyebabkan lonjakan berpotensi seketika yang mempunyai voltan puncak dua kali ganda dari tahap bekalan.

Sekiranya anda mempunyai penjelasan yang lebih baik atau lebih tepat secara teknikal, jangan ragu untuk menerangkannya melalui komen anda.

Berapa Banyak Semasa?

Pin # 3 IC ditugaskan untuk memberikan arus maksimum 200mA, oleh itu arus puncak maksimum diharapkan berada pada tahap 200mA ini, namun puncaknya akan semakin sempit bergantung pada nilai C2, C3. Kapasitor nilai yang lebih tinggi mungkin memungkinkan pemindahan arus yang lebih lengkap ke seluruh output, oleh itu pastikan nilai C2, C3 dipilih secara optimum, sekitar 100uF / 25V akan cukup

Aplikasi Praktikal

Walaupun rangkaian penggandaan voltan dapat berguna untuk banyak aplikasi litar elektronik, aplikasi berdasarkan hobi adalah untuk menerangi LED voltan tinggi dari sumber voltan rendah, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Litar pengganda voltan IC 555 dengan LED

Dalam gambarajah litar di atas kita dapat melihat bagaimana rangkaian digunakan untuk menerangi lampu LED 9V dari sumber bekalan 5V, yang biasanya mustahil jika 5V diterapkan secara langsung pada LED.

Hubungan antara Frekuensi, PWM dan Tahap Output Voltan

Kekerapan dalam litar penggandaan voltan tidak penting, namun frekuensi yang lebih cepat akan membantu anda mendapatkan hasil yang lebih baik daripada frekuensi yang lebih perlahan.

Begitu juga untuk julat PWM, kitaran tugas kira-kira 50%, nadi yang lebih sempit akan menyebabkan lebih rendah semasa pada output , sedangkan denyutan yang terlalu lebar tidak akan memungkinkan kapasitor yang relevan untuk mengeluarkan secara optimum, sekali lagi menghasilkan daya output yang tidak berkesan.

Dalam litar astabel IC 555 yang dibincangkan, R1 boleh berada di antara 10K dan 100K, perintang ini bersama dengan C1 memutuskan frekuensi. Oleh itu, C1 boleh berada di antara 50nF hingga 0.5uF.

R2 secara asasnya membolehkan anda mengawal PWM, oleh itu ini boleh dibuat menjadi perintang berubah melalui periuk 100K.

Menggunakan gerbang IC 4049 NOT

Litar berasaskan CMOS IC berikut dapat digunakan untuk menggandakan voltan sumber DC (hingga 15 V DC). Reka bentuk yang dibentangkan akan menggandakan voltan antara 4 hingga 15 V DC dan dapat mengendalikan beban pada arus tidak lebih dari 30 mA.

Seperti yang dapat dilihat dalam rajah, litar pengganda voltan DC ini menggunakan satu IC 4049 tunggal untuk mencapai hasil yang dicadangkan.

Pinout IC 4049

Operasi Litar

IC 4049 mempunyai enam pintu semuanya yang semuanya berkesan untuk menghasilkan tindakan penggandaan voltan yang dibincangkan. Dua daripada enam pintu dikonfigurasi sebagai pengayun.

Kiri paling kiri dari rajah menunjukkan bahagian pengayun.

Perintang 100 K dan kapasitor 0.01 membentuk komponen penentu frekuensi asas.
Kekerapan sangat diperlukan jika tindakan tegangan perlu dilaksanakan, oleh itu di sini juga penglibatan pengayun diperlukan.

Pengayunan ini menjadi berguna untuk memulai pengisian dan pengisian satu set kapasitor pada output yang sama dengan penggandaan voltan melintasi set kapasitor sedemikian rupa sehingga hasilnya menjadi dua kali ganda voltan bekalan yang berlaku.

Walau bagaimanapun, voltan dari pengayun tidak boleh diutamakan terus ke kapasitor, sebaliknya dilakukan melalui sekumpulan gerbang IC yang disusun secara selari.

Pintu selari ini bersama-sama menghasilkan penyangga yang baik terhadap frekuensi yang diaplikasikan dari gerbang penjana sehingga frekuensi yang dihasilkan lebih kuat sehubungan dengan arus dan tidak goyah dengan beban yang lebih tinggi pada output.

Tetapi tetap memperhatikan spesifikasi IC CMOS, kapasiti pengendalian arus keluaran tidak dapat diharapkan lebih besar dari 40 mA.

Beban yang lebih tinggi daripada ini akan mengakibatkan kemerosotan tahap voltan ke tahap bekalan.

Nilai kapasitor output dapat ditingkatkan menjadi 100uF untuk mendapatkan tahap kecekapan yang jauh lebih tinggi dari litar.

Dengan 12 volt sebagai input bekalan ke IC, output sekitar 22 volt dapat diperoleh dari rangkaian pengganda voltan berdasarkan IC 4049 ini.