Zdvojovač napětí je obvod, kde dostaneme dvojnásobek vstupního napětí, jako kdybychom dodávali napětí 5V, dostaneme na výstupu 10 voltů. Obecně jsou zde transformátory, které zvyšují nebo snižují napětí, ale někdy nejsou transformátory proveditelné kvůli jejich velikosti a ceně. Zde je tedy rychlé, snadné a praktické řešení pro zdvojnásobení napětí pomocí časovače IC 555.
Součásti
- 555 časovač IC
- Diody -2 (1N4007)
- Rezistory - 10k, 33k
- Kondenzátory - 22uf (2), 0,01uF (2)
- Zdroj napájení 3–12 V
Schéma zapojení a zdvojení napětí
Můžeme rozdělit obvod na dvě části, první část se skládá z 555 časových IC v Astabilním režimu, pro generování obdélníkové vlny a druhá část se skládá ze 2 diod a 2 kondenzátorů pro zdvojnásobení výstupního napětí.
Nakonfigurovali jsme 555 IC časovače v režimu Astable multivibrator pro generování obdélníkové vlny přibližně. 2KHz, o této frekvenci rozhoduje rezistor R1, R2 a kondenzátor C1. Níže jsou uvedeny vzorce pro stejné:
F = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Když je výstup na PIN 3 555 IC nízký, dioda D1 je předpjatá dopředu a kondenzátor C3 je nabitý přes D1. Kondenzátor C3 se nabije na stejné napětí u zdroje, v našem případě 5v.
Nyní, když se výstup na PIN 3 zvýší, D1 získá zpětné předpětí a zablokuje vybíjení kondenzátoru C3 a současně D2 je předpjatý dopředu a umožní kondenzátoru C4 nabíjet. Nyní se kondenzátor C4 nabíjí kombinovaným napětím kondenzátoru C3 a napětím vstupního zdroje, což znamená 5 V kondenzátoru C3 a 5 V vstupního napájení, takže nabíjí až 10 V (dvojnásobek napětí vstupního zdroje). Ale v praxi dostaneme výstupní napětí menší než dvojnásobek vstupního napětí, jako v našem případě dostaneme přibližně. 8,76v místo 10v.
Existují také některé nevýhody tohoto obvodu zdvojovače napětí:
- Tento obvod je však velmi užitečný pro generování vyššího napětí ze zdroje s nízkou spotřebou energie, ale může dodávat pouze proud až 50 mA. Mělo by se tedy používat pouze pro aplikace s nízkým proudem.
- Také výstupní napětí může být nestabilní, takže lze použít regulaci napětí (IC78XX) se správnou jmenovitou hodnotou a hladký výstup. Ale regulátor napětí IC sám spotřebuje trochu proudu, a snížit doručitelného proud (nesmí překročit 70 mA).
Poznámky:
- Vstupní napětí by mělo být mezi 3 až 12 volty, vyšší napětí zničí integrovaný obvod časovače 555.
- Zátěž na výstupu by neměla odebírat více než 70 mA proudu.
- Napětí se okamžitě zdvojnásobí, ale bude se zvyšovat pomalu a po nějaké době se nastaví na dvojnásobek vstupního napětí.
- Jmenovité napětí kondenzátoru C4 by mělo být alespoň dvojnásobek vstupního napětí.
- Výstupní napětí není přesně dvojnásobkem vstupního napětí, bude menší než vstupní napětí. Stejně jako jsme dostali 8,76 V pro 5V vstupní napájení a pokud použijete 12V, výstupní napětí by bylo 18-20 voltů.