CMOS 555 LED 플래셔: 장시간, 저전력 적색 LED 펄싱 회로

부품 및 재료

• AAA 배터리 2개
• 배터리 클립 (Radio Shack 카탈로그 #270-398B)
• 디지털 멀티미터(DVM) 또는 전압-전류계(VOM) 1개
• U1 – CMOS TLC555 타이머 IC (Radio Shack 카탈로그 #276-1718 또는 동등품)
• D1 – 적색 LED (Radio Shack 카탈로그 #276-041 또는 동등품)
• R1 – 1.5MΩ, ¼W, 5% 저항
• R2 – 47kΩ, ¼W, 5% 저항
• C1 – 1µF 탄탈륨 커패시터 (Radio Shack 카탈로그 272-1025 또는 동등품)
• C2 – 100µF 전해 커패시터 (Radio Shack 카탈로그 272-1028 또는 동등품)

참조

Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16: "Voltage and Current Calculations"

Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16: "Solving for Unknown Time"

Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Ch. 9: "Electrostatic Discharge"

Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Ch. 10: "Multivibrators"

학습 목표

• 실전 회로에 RC 시정수 적용
• CMOS 555 비안정 멀티바이브레이터 구성 구현
• 듀티 사이클 이해 및 계산
• 정전기 방전(ESD) 민감 부품 안전하게 다루기

회로도

삽화

지침

CMOS 555가 고도로 ESD 민감하므로 Volume 3, Ch. 9에 따라 배터리 연결 전 보호하세요. IC는 매우 적은 전류를 소비하지만 LED를 지속 구동하면 배터리를 빠르게 소모합니다. 이 설계는 느린 플래시 속도와 높은 타이밍 네트워크 값으로 평균 전류를 1mA 미만으로 유지합니다.

TLC555는 2V~18V 공급 범위 지원으로 단일 1.5V AAA 쌍으로도 동작 가능. 출력이 1Hz 플래시 속도에서 30ms 펄스로 LED 구동, 듀티 사이클 약 3%. 20mA LED 정격 가정 시 평균 전류 0.6mA에 불과해 AAA 셀로 수개월간 LED 점등 가능.

큰 저항으로 전류 제한, 오프 기간 동안 전해 커패시터(C2) 충전 유지로 공급 전압 버퍼링. 이 간단한 트릭으로 배터리 수명이 공칭 용량 훨씬 넘어 연장.

회로 조립 후 LED 즉시 플래시 시작. TLC555 전원 공급 중 배터리 출력 측정으로 낮은 전류 소모 검증 가능; 일반적인 읽기 값은 칩 배치에 따라 9mA~24mA 사이.

동작 이론

핵심은 표준 비안정 멀티바이브레이터. 핀 7의 내부 트랜지스터가 타이밍 커패시터(C1)를 R1, R2 통해 충방전. 커패시터 전압이 2/3 V_CC 도달하면 플립플롭 리셋, 방전 트랜지스터 온되어 전압을 1/3 V_CC로 하강. 사이클 반복으로 구형파 출력 생성하여 LED 구동.

큰 C2 커패시터가 97% '오프' 기간 동안 배터리 에너지 대부분 저장, 3% '온' 기간 동안 짧은 전류 펄스 공급. 이는 배터리 평균 부하 크게 감소.

TLC555 출력 전류가 공급 전압에 따라 감소하므로 배터리 방전 시 LED 밝기 어두워짐. 그럼에도 회로는 계속 플래시하여 저전력 설계의 효과 입증.