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555 타이머 IC를 사용한 기본 전압 더블러 회로도

기본 전압 더블러 회로를 만드는 방법

기사 제목에서 알 수 있듯이 오늘 이 기사는 출력에서 ​​입력에 적용되는 전압의 두 배인 전압을 제공하는 회로를 설계하는 데 도움을 주기 위한 것입니다. 예를 들어, 전압 배율 회로에 10V 입력을 공급하면 출력에서 ​​20V가 됩니다.

이것은 전압 변환에 쉽게 사용할 수 있는 많은 회로 중 하나이지만 부피가 큰 변압기를 사용하는 것과 대조적으로 전압을 두 배로 만드는 저렴하고 효율적인 방법입니다. 때로는 작은 응용 프로그램에는 불편합니다.

이 회로는 커패시터를 사용하여 에너지를 저장하고 어떤 형태로든 정류기 회로입니다. 스위칭 다이오드는 일반적으로 다이오드이므로 MOSFET 또는 BJT와 같이 더 비싼 대응물을 사용하는 대신 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다.

배압 회로는 전압 증배 회로 제품군의 회로입니다. 이 기사에서는 555 타이머를 사용하여 다른 중요한 구성 요소 및 간략한 설명과 함께 전압 더블러 회로를 만드는 방법을 배울 것입니다.

관련 프로젝트:

전압 더블러 회로도

아래 그림과 같은 방법으로 컴포넌트를 제대로 연결합니다.

필요한 구성요소

  1. 555-타이머 IC
  2. 다이오드 – 1N4007
  3. 저항기 - 10kΩ 및 33kΩ
  4. 커패시터 – 22μF 및 0.01μF
  5. 전원 공급 장치
555 타이머 IC

555 타이머 IC는 다양한 시간, 펄스 생성 및 발진기 애플리케이션에 사용되는 집적 회로입니다. 1972년에 출시된 555 타이머 IC는 매우 저렴한 가격과 안정성으로 인해 여전히 널리 사용되고 있습니다. 555 타이머 IC의 핀 다이어그램은 다음과 같습니다.

555 타이머 IC
핀 번호 핀 이름 목적
1 GND 접지 기준 전압
2 트리그 출력 제어
3 VCC 아래 ~1.7V로 구동됨 또는 접지
4 재설정 타이밍 간격 재설정
5 CTRL 내부 전압 분배기에 대한 액세스 제공
6 THR 타이밍 간격을 중지할 시점에 대한 임계값으로 작동
7 DIS 커패시터 방전을 위한 오픈 컬렉터 출력
8 VCC 양의 공급 전압

타이머 IC에는 쌍안정, 단안정 및 비안정 모드의 세 가지 작동 모드가 있습니다.

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1N4007 다이오드

1N4007은 PN 접합 정류기 다이오드입니다. 이러한 유형의 다이오드는 전류가 한 방향으로만 흐르도록 합니다. 1N4007에는 다양한 실제 응용 프로그램이 있습니다. 자유 회전 다이오드 애플리케이션, 전원 공급 장치, 인버터, 컨버터 등의 범용 정류

1N4007 다이오드 핀아웃
핀 번호 핀 이름 충전
1 양극 +V
2 음극 -V

위의 다이어그램은 1N4007의 상징적인 그림과 실제 그림을 보여줍니다. 전기 회로의 구성 요소에 대한 이해는 해당 장치의 전기적 특성을 알면 크게 향상됩니다.

1N4007 전기적 특성
매개변수 단위
1.0A에서 순방향 전압 1.1 V
25°C에서 역전류 5 μA
1.0MHz에서 총 커패시턴스 15 pF
75°에서 최대 전체 부하 역전류 30 μA
평균 정류 순방향 전류 1 A
피크 반복 역전압 1000 V

다이오드 1N4007 기능은 다음과 같습니다.

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이 다이오드는 임베디드 시스템에서 많은 실제 응용 프로그램을 가지고 있으며 특정 다이오드와 관련된 몇 가지 주요 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

  1. 전환수
  2. 임베디드 시스템의 스위칭 목적
  3. 프리휠링 다이오드 애플리케이션
  4. 인버터
  5. 전원 공급 장치의 일반 전원 정류
  6. 역전류를 방지하고 Arduino 또는 PIC 마이크로컨트롤러와 같은 마이크로컨트롤러를 보호합니다.

전압 더블러 회로의 작동

회로도에서 볼 수 있듯이 회로는 서로를 보완하는 두 부분으로 작동합니다. 555 타이머를 사용하는 회로의 첫 번째 부분은 안정 모드에서 구형파 펄스를 생성하는 데 사용됩니다.

회로의 두 번째 부분은 실제로 전압을 두 배로 늘리고 회로도에 표시된 방식으로 연결된 2개의 커패시터와 2개의 다이오드로 구성된 부분입니다. 555 타이머에는 오늘 불안정 멀티바이브레이터 모드를 사용하기로 결정한 여러 모드가 있습니다.

이 모드는 2개의 저항과 커패시터의 조합을 사용하여 약 2KHz의 구형파를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 회로에서 타이머 IC의 핀 3이 출력이 낮으면 다이오드 D1이 순방향 바이어스되어 이를 통해 커패시터 C3을 충전한다는 것을 알 수 있습니다.

커패시터가 전원에서 직접 충전되기 때문에 커패시터도 입력 전압과 동일한 전압으로 충전됩니다. 타이머 IC의 펄스가 높을 때 IC의 핀 3은 높은 출력을 표시합니다. 이렇게 하면 다이오드 D1이 역 바이어스되어 현재 공급 전압과 거의 동일한 전압으로 충전된 커패시터 C3의 충전이 차단됩니다.

다이오드 D1이 역 바이어스되면 다이오드 D2가 순방향 바이어스되고 이를 통해 커패시터 C4가 충전됩니다. C4 커패시터도 커패시터 C3에 저장된 에너지로 충전됩니다. 이제 커패시터 C4는 처음에 공급 전압으로 충전된 커패시터 C3에서 두 경로를 통해 충전되고 다른 경로는 직접 공급을 통해 충전되기 때문에 입력 전압의 두 배의 전압을 갖습니다.

이론적으로 이 회로의 출력은 입력 전압의 두 배와 같은 출력 전압을 생성해야 하지만 실제로는 커패시터의 충전 및 방전이 무손실 프로세스에서는 커패시터에 저장된 에너지가 다른 커패시터로 완전히 전달되지 않고 커패시터의 충전도 이상적이지 않습니다.

5V의 입력 전압으로 수행된 실험의 경우 회로의 출력은 이론상 10V가 아닌 약 8.7~8.8V입니다.

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단점

회로는 입력 전압을 두 배로 변환하는 간단하고 쉬운 방법이지만 단점도 있습니다. 회로의 장단점을 미리 알면 결과를 적절하게 분석할 수 있습니다. 단점은 아래와 같습니다.

  1. 이 회로는 낮은 값에서 더 높은 전압을 생성하는 데 매우 유용한 트릭이지만 회로는 출력 전류가 50mA 미만이 되도록 사용할 수 있습니다. 즉, 매우 낮은 정격 전류가 필요한 애플리케이션만 구동할 수 있습니다.
  2. 출력에는 커패시터 및 다이오드와 같은 스위칭 장치의 충전 및 방전이 포함되기 때문에 일반적으로 회로의 출력이 불안정하므로 레귤레이터 IC를 사용하여 출력 파형을 조정하고 평활화할 수 있습니다. 그러나 이 IC는 전류의 자체 몫을 차지하므로 회로가 전류 통과 한계 이상으로 기능하지 않도록 관련 계산 및 조정이 이루어져야 합니다.

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주의사항

회로를 만들고 작업하는 동안 취해야 할 몇 가지 예방 조치가 있습니다. 아래에 나열되어 있습니다.

  1. 타이머 IC의 한계로 인해 회로의 입력 전압은 12V보다 크고 3V보다 작을 수 없으며 3과 12V 사이의 전압을 선택하면 안전한 작동을 보장하고 구성 요소가 손상되지 않습니다.
  2. 위에서 논의한 바와 같이 회로의 작동은 커패시터의 충전 및 방전에 따라 달라지므로 회로가 회로를 구성하는 즉시 필요한 값의 출력을 제공하지 않습니다. 공급 전압으로 연결되어 있지만 입력 전압의 두 배로 안정되기까지 시간이 걸립니다.
  3. 부하 전류는 회로에 따라 설정된 값을 초과하지 않아야 합니다. 일반적으로 50~70mA 정도의 전류입니다.
  4. 커패시터 C4는 공급 전압의 두 배로 충전되므로 이 특정 커패시터의 정격 전압은 정격 전압이 다음과 같은 다른 커패시터와 달리 입력 전압의 최소 2배가 되어야 합니다. 최소한 공급 전압 값과 동일합니다.
  5. 위에서 설명한 것처럼 회로 출력의 전압은 커패시터의 충전 및 방전에 따라 달라집니다. 커패시터의 충전 및 방전 시간은 불규칙하게 변하므로 정확한 측정값이 이론값과 일치하지 않을 수 있습니다. 이는 커패시터의 충전 및 방전이 에너지 고정 프로세스가 아니라 에너지 효율적이지 않기 때문에 추가됩니다. 즉, 에너지가 완전히 전달되지 않아 손실이 발생합니다. 입력 전압이 5V인 회로의 출력 값은 약 8.7V인 반면, 입력 전압이 12V인 회로의 출력 값은 약 18-20V입니다.

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