2 Sirkuit Pengganda Tegangan Mudah Dibahas

Pada artikel ini kita mempelajari cara membuat beberapa rangkaian pengganda tegangan DC ke DC sederhana menggunakan satu IC 4049 dan IC 555 bersama dengan beberapa komponen pasif lainnya.

Jika Anda bertanya-tanya bagaimana IC 555 sederhana dapat digunakan untuk membuat rangkaian pengganda tegangan yang kuat, maka artikel ini akan membantu Anda untuk memahami detailnya dan membuat desain di rumah.

Apa itu Pengganda Tegangan

Pengganda tegangan adalah rangkaian yang hanya menggunakan dioda dan kapasitor untuk menaikkan tegangan input menjadi output tegangan yang lebih tinggi, dua kali lipat besarnya input.

Jika Anda baru mengenal konsep pengganda tegangan dan ingin mempelajari konsep tersebut secara mendalam, kami memiliki artikel rumit yang bagus di situs web ini yang menjelaskan perbedaan sirkuit pengali tegangan untuk referensi Anda.

Konsep pengganda tegangan pertama kali ditemukan dan digunakan secara praktis oleh fisikawan Inggris dan Irlandia John Douglas Cockcroft dan Ernest Thomas Sinton Walton, oleh karena itu disebut juga Generator Cockcroft – Walton (CW).

Contoh yang baik dari desain pengganda tegangan dapat dipelajari melalui artikel ini yang mengeksploitasi konsep untuk menghasilkan udara terionisasi untuk memurnikan udara di rumah .

Rangkaian pengganda tegangan juga merupakan bentuk pengali tegangan dimana tahap dioda / kapasitor dibatasi pada beberapa tahap saja, sehingga keluaran yang diperbolehkan untuk menghasilkan tegangan yang mungkin dua kali lipat dari tegangan suplai.

Karena semua rangkaian pengali tegangan secara wajib memerlukan masukan AC atau masukan yang berdenyut, rangkaian osilator menjadi penting untuk mencapai hasil.

Rincian Pinout IC 555

Diagram Rangkaian Pengganda Tegangan menggunakan IC 555

Mengacu pada contoh di atas, kita dapat melihat rangkaian IC 555 yang dikonfigurasi sebagai tahap multivibrator astabil, yang sebenarnya merupakan bentuk osilator, dan dirancang untuk menghasilkan DC yang berdenyut (ON / OFF) pada pin keluaran # 3.

Jika Anda ingat, kami telah membahasnya sirkuit obor LED Pada website ini yang cukup identik menggunakan rangkaian pengganda tegangan, namun bagian osilatornya dibuat dengan menggunakan gerbang IC 4049.

Pada dasarnya, Anda dapat mengganti tahap IC 555 dengan rangkaian osilator lain dan tetap mendapatkan efek penggandaan tegangan.

Namun menggunakan IC 555 memiliki sedikit keuntungan karena IC ini mampu menghasilkan lebih banyak arus daripada rangkaian osilator berbasis IC lainnya tanpa menggunakan tahap penguat arus eksternal.

Bagaimana Tahap Pengganda Tegangan Bekerja

Seperti dapat dilihat pada diagram di atas, perkalian tegangan aktual diimplementasikan oleh tahap D1, D2, C2, C3, yang dikonfigurasi sebagai jaringan pengganda tegangan 2-tahap setengah jembatan.

Mensimulasikan tahap ini sebagai respons terhadap situasi pin # 3 IC 555 bisa sedikit sulit, dan saya masih berjuang untuk menjalankannya di otak saya dengan benar.

Sesuai simulasi pikiran saya, cara kerja tahap pengganda tegangan yang disebutkan dapat dijelaskan seperti yang diberikan pada poin-poin berikut:

1. Ketika pin keluaran IC # 3 berada dalam logika rendah atau permukaan tanah, D1 dapat mengisi C2, karena dapat maju bias melalui C2 dan potensi negatif pin # 3, juga secara bersamaan C3 diisi melalui D1, dan D2 .
2. Sekarang, di saat berikutnya segera setelah pin # 3 berada pada logika tinggi atau pada potensi suplai positif, semuanya menjadi sedikit membingungkan.
3. Di sini C2 tidak dapat dibuang melalui D1, jadi kami memiliki output tingkat suplai dari D1, dari C2, dan dari C3 juga.
4. Banyak situs online lain mengatakan bahwa pada titik ini tegangan yang disimpan di dalam C2, dan positif dari D1 seharusnya digabungkan dengan output C3 untuk menghasilkan tegangan dua kali lipat, namun itu tidak masuk akal.
5. Karena, ketika tegangan bergabung secara paralel, tegangan bersih tidak meningkat. Tegangan harus digabungkan secara seri untuk menyebabkan peningkatan yang diinginkan atau efek penggandaan.
6. Satu-satunya penjelasan logis yang dapat diturunkan adalah, ketika pin # 3 menjadi tinggi, negatif C2 berada pada level positif dan ujung positifnya juga ditahan pada level suplai, dipaksa untuk menghasilkan pulsa muatan balik yang dijumlahkan dengan C3 mengisi daya, menyebabkan lonjakan potensial sesaat yang memiliki tegangan puncak dua kali lipat dari level suplai.

Jika Anda memiliki penjelasan yang lebih baik atau secara teknis lebih benar, silakan menjelaskannya melalui komentar Anda.

Berapa Arus?

Pin # 3 dari IC ditugaskan untuk menghantarkan arus maksimum 200mA, oleh karena itu arus puncak maksimum dapat diharapkan berada pada level 200mA ini, namun puncaknya akan menjadi lebih sempit tergantung pada nilai C2, C3. Kapasitor dengan nilai lebih tinggi dapat memungkinkan transfer arus yang lebih penuh melintasi output, oleh karena itu pastikan nilai C2, C3 dipilih secara optimal, sekitar 100uF / 25V sudah cukup

Aplikasi Praktis

Meskipun rangkaian pengganda tegangan dapat berguna untuk banyak aplikasi rangkaian elektronik, aplikasi berbasis hobi dapat digunakan untuk menerangi LED tegangan tinggi dari sumber tegangan rendah, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Dalam diagram rangkaian di atas, kita dapat melihat bagaimana rangkaian digunakan untuk menerangi bohlam LED 9V dari sumber suplai 5V, yang biasanya tidak mungkin dilakukan jika 5V langsung diterapkan pada LED.

Hubungan antara Frekuensi, PWM dan Tingkat Output Tegangan

Frekuensi dalam rangkaian pengganda tegangan tidak penting, namun frekuensi yang lebih cepat akan membantu Anda mendapatkan hasil yang lebih baik daripada frekuensi yang lebih lambat.

Demikian pula untuk rentang PWM, siklus kerja harus kira-kira 50%, pulsa yang lebih sempit akan menyebabkan lebih rendah arus pada keluaran , sedangkan pulsa yang terlalu lebar tidak akan memungkinkan kapasitor yang relevan untuk melepaskan secara optimal, sekali lagi menghasilkan daya keluaran yang tidak efektif.

Dalam rangkaian astabil IC 555 yang dibahas, R1 dapat berada di antara 10K dan 100K, resistor ini bersama dengan C1 menentukan frekuensinya. C1 akibatnya dapat berada di antara 50nF hingga 0,5uF.

R2 pada dasarnya akan memungkinkan Anda untuk mengontrol PWM, oleh karena itu ini dapat dibuat menjadi resistor variabel melalui pot 100K.

Menggunakan gerbang IC 4049 NOT

Sirkuit berbasis IC CMOS berikut dapat digunakan untuk menggandakan tegangan sumber DC apa pun (hingga 15 V DC). Desain yang disajikan akan menggandakan tegangan antara 4 hingga 15 V DC dan akan dapat mengoperasikan beban pada arus tidak lebih dari 30 mA.

Seperti dapat dilihat pada diagram, rangkaian pengganda tegangan DC ini hanya menggunakan satu IC 4049 untuk mencapai hasil yang diusulkan.

Pinout IC 4049

Operasi Sirkuit

IC 4049 memiliki enam gerbang yang semuanya efektif untuk menghasilkan aksi penggandaan tegangan yang dibahas. Dua dari gerbang dari enam dikonfigurasi sebagai osilator.

Bagian paling kiri dari diagram menunjukkan bagian osilator.

Resistor 100 K dan kapasitor 0,01 membentuk komponen penentu frekuensi dasar.
Frekuensi sangat diperlukan jika tindakan stepping tegangan perlu diimplementasikan, oleh karena itu di sini juga keterlibatan osilator menjadi diperlukan.

Osilasi ini menjadi berguna untuk menginisialisasi pengisian dan pengosongan satu set kapasitor pada keluaran yang berarti perkalian tegangan pada rangkaian kapasitor sedemikian rupa sehingga hasilnya menjadi dua kali lipat tegangan suplai yang diterapkan.

Namun tegangan dari osilator tidak dapat diterapkan langsung ke kapasitor, melainkan dilakukan melalui sekelompok gerbang IC yang diatur secara paralel.

Gerbang paralel ini bersama-sama menghasilkan penyangga yang baik untuk frekuensi yang diterapkan dari gerbang generator sehingga frekuensi yang dihasilkan lebih kuat terhadap arus dan tidak terputus-putus dengan beban yang relatif lebih tinggi pada keluaran.

Namun tetap memperhatikan spesifikasi IC CMOS, kapasitas penanganan arus keluaran tidak dapat diharapkan lebih besar dari 40 mA.

Beban yang lebih tinggi dari ini akan mengakibatkan penurunan level tegangan menuju level suplai.

Nilai kapasitor keluaran dapat ditingkatkan menjadi 100uF untuk mendapatkan tingkat efisiensi yang lebih tinggi dari rangkaian.

Dengan 12 volt sebagai input suplai ke IC, output sekitar 22 volt dapat diperoleh dari rangkaian pengganda tegangan berbasis IC 4049 ini.

Daftar Bagian

• R1 = 68K,
• C1 = 680pF,
• C2, C3 = 100 uF / 25V,
• D1, D2 = 1N4148,
• N1, N2, N3, N4 = IC 4049,
• LED Putih = 3 nos.