Zdvojovač napätia je obvod, v ktorom dostaneme dvojnásobok vstupného napätia, ako keby sme dodávali 5V napätie, na výstupe dostaneme 10 voltov. Transformátory sú zvyčajne na zvýšenie alebo zníženie napätia, ale niekedy nie sú realizovateľné kvôli ich veľkosti a cene. Toto je rýchle, ľahké a praktické riešenie na zdvojnásobenie napätia pomocou časovača IC 555.
Komponenty
- 555 časovač IC
- Diódy -2 (1N4007)
- Rezistory - 10k, 33k
- Kondenzátory - 22uf (2), 0,01uF (2)
- Zdroj napájania 3 - 12 V
Schéma zapojenia a zdvojnásobenie napätia:
Obvod môžeme rozdeliť na dve časti, prvá časť obsahuje 555 časových IC v Astabilnom režime na generovanie štvorcovej vlny a druhá časť pozostáva z 2 diód a 2 kondenzátorov na zdvojnásobenie výstupného napätia.
Nakonfigurovali sme 555 Timer IC v režime Astable multivibrator na generovanie obdĺžnikovej vlny cca. 2KHz, o tejto frekvencii rozhoduje rezistor R1, R2 a kondenzátor C1. Nižšie je uvedený vzorec pre rovnaké:
F = 1,44 / (R1 + 2 * R2) * C1
Keď je výstup na PIN 3 na 555 IC nízky, dióda D1 dostane predpätie dopredu a kondenzátor C3 sa nabije cez D1. Kondenzátor C3 sa nabíja na rovnaké napätie pri zdroji, v našom prípade 5 V.
Teraz, keď výstup na PIN 3 stúpne, D1 získa spätné predpätie a zablokuje vybíjanie kondenzátora C3 a súčasne je D2 predpätý dopredu a umožní nabitie kondenzátora C4. Teraz sa kondenzátor C4 nabíja kombinovaným napätím kondenzátora C3 a napätím vstupného zdroja, čo znamená 5 V kondenzátora C3 a 5 V vstupného napájania, takže nabíja až 10 V (dvojnásobok napätia vstupného zdroja). Ale v praxi dostaneme výstupné napätie menšie ako dvojnásobok vstupného napätia, ako v našom prípade dostaneme cca. 8,76v namiesto 10v.
Existujú tiež niektoré nevýhody tohto obvodu zdvojovača napätia:
- Tento obvod je však veľmi užitočný na generovanie vyššieho napätia zo zdroja nízkej energie, ale môže dodávať iba prúd do 50 mA. Mal by sa teda používať iba pre aplikácie s nízkym prúdom.
- Tiež výstupné napätie môže byť nestabilné, takže je možné použiť regulátor napätia (IC78XX) so správnym hodnotením na reguláciu a plynulý výstup. Ale regulátor napätia IC sám spotrebuje trochu prúdu, a znížiť dodateľným prúd (nesmie prekročiť 70 mA).
Poznámky:
- Vstupné napätie by malo byť medzi 3 - 12 voltami, vyššie napätie zničí integrovaný obvod časovača 555.
- Zaťaženie na výstupe by nemalo čerpať prúd viac ako 70 mA.
- Napätie sa okamžite nezdvojnásobí, ale bude sa zvyšovať pomaly a po určitom čase sa nastaví na dvojnásobok vstupného napätia.
- Menovité napätie kondenzátora C4 by malo byť najmenej dvojnásobkom vstupného napätia.
- Výstupné napätie nie je presne dvojnásobkom vstupného napätia, bude menšie ako vstupné napätie. Rovnako ako sme dostali 8,76 V pre vstupné napájanie 5 V a ak použijete 12 V, výstupné napätie by bolo 18 - 20 voltov.