CMOS 555 장시간 플라이백 LED 플래셔

부품 및 재료

• AAA 배터리 2개
• 배터리 클립 (Radio Shack #270-398B)
• U1, U2 – CMOS TLC555 타이머 IC (Radio Shack #276-1718 또는 동등품)
• Q1 – 2N3906 PNP 트랜지스터 (Radio Shack #276-1604 (15개 팩) 또는 동등품)
• Q2 – 2N2222 NPN 트랜지스터 (Radio Shack #276-1617 (15개 팩) 또는 동등품)
• D1 – 적색 LED (Radio Shack #276-041 또는 동등품)
• D2 – 청색 LED (Radio Shack #276-311 또는 동등품)
• R1 – 1.5 MΩ 1/4W 5% 저항
• R2 – 47 kΩ 1/4W 5% 저항
• R3, R5 – 10 kΩ 1/4W 5% 저항
• R4 – 1 MΩ 1/4W 5% 저항
• R6 – 100 kΩ 1/4W 5% 저항
• R7 – 1 kΩ 1/4W 5% 저항
• C1 – 1 µF 탄탈 커패시터 (Radio Shack #272-1025 또는 동등품)
• C2 – 100 pF 세라믹 디스크 커패시터 (Radio Shack #272-123)
• C3 – 100 µF 전해 커패시터 (Radio Shack #272-1028 또는 동등품)
• L1 – 200 µH 초크 또는 인덕터 (정확한 값은 중요하지 않음, 챕터 끝 참고)

참조 자료

• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 16: "인덕터 과도 응답"
• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 16: "왜 L/R이고 LR이 아닌가?"
• Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapter 4: "공통 이미터 증폭기"
• Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapter 9: "정전기 방전"
• Lessons In Electric Circuits, Volume 4, Chapter 10: "단안정 멀티바이브레이터"

학습 목표

• 555 타이머의 잘 알려지지 않은 동작 모드 탐구
• 적절한 정전기 방전(ESD) 취급 기술 적용
• 트랜지스터를 단순 인버터 게이트(저항-트랜지스터 로직)로 사용
• 인덕티브 플라이백을 활용해 LED 점등용 전압 승압
• 쉽게 구할 수 있는 재료로 맞춤형 인덕터 제작

회로도

조립도

제작 지침

주의: CMOS 555는 정전기 방전에 매우 민감합니다. Lessons In Electric Circuits Volume 3, Chapter 9 "정전기 방전"의 보호 지침을 따라 IC 손상을 방지하세요.

이 실험은 "교류 다이오드"(Volume 6, Chapter 5)를 기반으로 합니다. 진행하기 전에 해당 섹션을 검토하세요.

CMOS 555를 사용해 LED를 점멸시키면서 인덕티브 플라이백으로 배터리 전압을 승압하는데, 이는 줄 도둑(Joule Thief)과 같은 원리입니다. 555의 최소 정격 전압은 2V지만, 고효율 에너지 변환 덕분에 1.5V 배터리에서도 회로가 동작합니다.

이 설계는 여러 LED를 직렬로 구동할 수 있습니다. LED 개수가 늘어나면 인덕터의 피크 전압이 공급 전압에 의존하므로 배터리 수명은 감소합니다. 이 예제에서는 두 개의 서로 다른 LED를 사용해 개별 LED의 전압 강하와 무관하게 회로가 동작함을 보여줍니다. 청색 LED가 체감 밝기를 지배하지만, 적색 LED도 최대 강도에 도달합니다.

LED 극성을 신중하게 확인해야 합니다. 잘못된 방향으로 장착된 청색 LED는 인덕티브 펄스로 인해 파괴될 가능성이 높습니다. 청색 LED는 ESD에 더 민감하기 때문입니다. 마찬가지로 트랜지스터와 555 IC도 제어되지 않은 스파이크로 손상될 수 있습니다.

인덕터는 가장 관대한 부품입니다. 표준 초크, 솔레노이드 코일, 심지어 릴레이 코일도 사용할 수 있습니다. 아래는 26 AWG 자석선으로 220 µH 코일을 제작하는 단계별 가이드입니다.

코일용 부품 및 재료

• 26 AWG 자석선 26피트(8m) (Radio Shack #278-1345 또는 동등품)
• 6/32×1.5인치 나사, M4×30mm 나사, 또는 비슷한 크기의 강철/철 못 (스테인리스 제외)
• 선택 사항: 잠금 너트
• 선택 사항: 투명 테이프 (나사 사용 시)
• 순간 접착제
• 납땜 인두 및 납

코일은 정밀 부품이 아니며 인덕턴스는 변할 수 있습니다. ≥220 µH를 목표로 하세요. 아래 제작 단계는 간단하고 재현 가능합니다.

1. 와이어를 나사나 못 주위에 단단한 단일 층으로 감으세요. 코일 길이를 1인치(25mm)로 유지하세요. 코일 시작 부분을 얇은 투명 테이프나 접착제로 고정하세요.
2. 나사 머리에 소량의 순간 접착제를 발라 첫 번째 층을 고정하세요. 후속 턴을 감기 전에 접착제가 굳도록 기다리세요.
3. 필요에 따라 접착제를 추가하며 텐션과 모양을 유지하면서 계속 감으세요. 와이어가 거의 다 감길 때까지 진행하세요. 두 번째 리드용으로 1인치 구간을 남겨두세요.
4. 두 리드 끝의 에나멜을 벗겨내고 납땜으로 주석 도금하면 기능적인 인덕터가 완성됩니다.
5. 멀티미터나 LCR 미터로 인덕턴스를 측정하세요. 일반적인 값은 220 µH에 가깝습니다.

아래 그림은 완성된 코일과 측정 설정을 보여줍니다.