CMOS 555 장시간 청색 LED 플래셔 – 실용적인 555 비안정 회로 튜토리얼

부품 및 재료

• AAA 배터리 2개
• 배터리 클립 (Radio Shack #270‑398B)
• U1 – CMOS TLC555 타이머 IC 1개 (Radio Shack #276‑1718 또는 동등품)
• Q1 – 2N3906 PNP 트랜지스터 (Radio Shack #276‑1604 또는 동등품)
• Q2 – 2N2222 NPN 트랜지스터 (Radio Shack #276‑1617 또는 동등품)
• CR1 – 1N914 다이오드 (Radio Shack #276‑1122 또는 동등품 – 참고 사항 참조)
• D1 – 청색 LED (Radio Shack #276‑311 또는 동등품)
• R1 – 1.5 MΩ ¼ W 5% 저항
• R2 – 47 kΩ ¼ W 5% 저항
• R3 – 2.2 kΩ ¼ W 5% 저항
• R4 – 620 Ω ¼ W 5% 저항
• R5 – 82 Ω ¼ W 5% 저항
• C1 – 1 µF 탄탈 커패시터 (Radio Shack #272‑1025 또는 동등품)
• C2 – 100 µF 전해 커패시터 (Radio Shack #272‑1028 또는 동등품)
• C3 – 470 µF 전해 커패시터 (Radio Shack #272‑1030 또는 동등품)

참조 자료

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16 – "전압 및 전류 계산"
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Ch. 16 – "미지 시간 구하기"
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Ch. 4 – "양극성 접합 트랜지스터"
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Ch. 9 – "정전기 방전"
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 4, Ch. 10 – "멀티바이브레이터"

학습 목표

• 실제 회로에서 RC 시상수 원리 적용
• 비안정 멀티바이브레이터 구성으로 555 타이머 구현
• 듀티 사이클과 LED 펄싱에 미치는 영향 이해
• ESD 민감 부품 취급 연습
• 트랜지스터를 이용해 전류 이득 높이고 IC 보호
• 커패시터를 사용해 고순방향전압 LED용 전압 일시적 두 배로 높이기

회로도

조립도

제작 지침

CMOS 555 IC는 정전기 방전에 매우 민감하므로, Lessons In Electric Circuits Vol. 3, Ch. 9에 설명된 대로 정전기 방전 슬리브나 접지된 접지 스트랩으로 보호해야 합니다.

청색 LED의 순방향 전압은 약 3.6V로, 두 개의 AAA 전지가 공급하는 3V를 초과합니다. 이 회로는 타이밍 커패시터(C3)를 사용해 순간적으로 전압을 높여, 30ms 펄스로 LED를 점등시킵니다.

이 설계는 단일 1.5V 전지에서도 작동합니다. 그 경우 R5를 10Ω 저항으로 교체하고 적색 LED를 사용하세요. 이 보드의 영감이 된 LM3909 기반 시제품은 단일 D 전지로 1년 이상 작동했습니다.

CR1의 역할은 단순히 전압을 클램프하는 것입니다. 실리콘 또는 쇼트키 다이오드면 충분히 작동합니다. 순방향 전압 강하가 낮은 다이오드(예: 쇼트키)를 사용하면 효율과 LED 밝기가 향상됩니다.

동작 원리

Q2가 꺼져 있을 때, C3는 다이오드 전압 강하를 뺀 배터리 전압으로 충전되며 청색 LED와 격리됩니다. Q2가 켜지면 C3의 음극이 -2.4V로 당겨져 다이오드가 역방향이 되고, 저장된 에너지가 R5와 LED를 통해 방전되면서 5.4V 펄스가 발생해 LED를 점등시킵니다.

C3가 빠르게 방전되므로 LED는 짧은 펄스 동안만 보입니다. 3V에서의 누설 전류로 인해 LED가 명목상 꺼져 있을 때 미약한 빛이 날 수 있는데, 이는 실제 회로에서 흔히 관찰되는 현상입니다.