Podvojitelj napetosti je vezje, kjer dobimo dvakratno vhodno napetost, če dobimo 5v napetosti, bomo na izhodu dobili 10 voltov. Na splošno so transformatorji potrebni za povečanje ali zmanjšanje napetosti, včasih pa transformatorji zaradi svoje velikosti in stroškov niso izvedljivi. Tukaj je torej hitra, enostavna in praktična rešitev za podvojitev napetosti z uporabo 555 IC časovnika.
Komponente
- 555 IC časovnik
- Diode -2 (1N4007)
- Upori - 10k, 33k
- Kondenzatorji - 22uf (2), 0,01uF (2)
- 3-12v Vir napajanja
Diagram in razlaga napetostnega dvojnika
Vezje lahko razdelimo na dva dela, prvi del je sestavljen iz 555-kratne IC v nastavljivem načinu, da ustvari kvadratni val, drugi del pa je sestavljen iz 2 diod in 2 kondenzatorjev za podvojitev izhodne napetosti.
Konfigurirali smo 555 Timer IC v načinu Astable multivibrator, da ustvari kvadratni val pribl. 2KHz, to frekvenco določajo upor R1, R2 in kondenzator C1. Spodaj je formula za isto:
F = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Ko je izhod pri PIN 3 555 IC nizek, se dioda D1 nastavi naprej in kondenzator C3 napolni skozi D1. Kondenzator C3 se napolni do enake napetosti na viru, v našem primeru 5v.
Zdaj, ko gre izhod pri PIN 3 visok, D1 postane vzvratno pristranski in blokira praznjenje kondenzatorja C3, hkrati pa je D2 pristranski in omogoči polnjenje kondenzatorja C4. Zdaj se kondenzator C4 polni s skupno napetostjo kondenzatorja C3 in napetostjo vhodnega vira, kar pomeni 5v kondenzatorja C3 in 5v vhodnega napajanja, torej napolni do 10v (dvakrat večja napetost kot vhodni vir). Toda v praksi dobimo izhodno napetost, manjšo od dvakratne vhodne napetosti, kot v našem primeru dobimo pribl. 8,76v namesto 10v.
Obstaja tudi nekaj pomanjkljivosti tega vezja za podvajanje napetosti:
- Vendar je to vezje zelo koristno za generiranje višje napetosti iz vira z nizko močjo, vendar lahko odda le do 50 mA toka. Torej ga je treba uporabljati samo za aplikacije z nizkim tokom.
- Tudi izhodna napetost je lahko nestabilna, zato lahko regulator napetosti (IC78XX) ustrezne nazivne vrednosti uporabite regulacijo in nemoten izhod. Toda sam regulator napetosti IC porabi nekaj toka in zmanjša donosni tok (ne sme presegati 70 mA).
Opombe:
- Vhodna napetost naj bo med 3-12 voltov, višja napetost bo uničila 555 IC časovnika.
- Obremenitev na izhodu ne sme porabiti več kot 70 mA toka.
- Napetost se naenkrat ne bo podvojila, vendar se bo počasi povečevala in čez nekaj časa bo nastavljena na dvakratno vhodno napetost.
- Napetostna napetost kondenzatorja C4 mora biti vsaj dvakrat večja od vhodne napetosti.
- Izhodna napetost ni ravno dvakrat večja od vhodne napetosti, manjša bo od vhodne napetosti. Kot smo dobili 8,76v za 5v vhodno napajanje in če uporabite 12v, bi bila izhodna napetost 18-20 voltov.