تمت مناقشة دارتين سهلة مضاعفة الجهد

تمت مناقشة دارتين سهلة مضاعفة الجهد

في هذه المقالة ، نتعلم كيفية إنشاء دارتين بسيطتين لمضاعفة الجهد من DC إلى DC باستخدام IC واحد 4049 و IC 555 جنبًا إلى جنب مع بعض المكونات السلبية الأخرى.



إذا كنت تتساءل عن كيفية استخدام IC 555 البسيط لإنشاء دائرة مضاعفة الجهد القوية ، فستساعدك هذه المقالة على فهم التفاصيل وإنشاء التصميم في المنزل.

ما هو مضاعف الجهد

مضاعف الجهد عبارة عن دائرة تستخدم الثنائيات والمكثفات فقط لرفع جهد الدخل إلى ناتج جهد أعلى ، أي ضعف مقدار الدخل.





إذا كنت جديدًا في مفهوم المضاعف للجهد وترغب في تعلم المفهوم بعمق ، فلدينا مقال جيد في هذا الموقع يشرح بشكل مختلف دوائر مضاعف الجهد للرجوع اليها.

تم اكتشاف مفهوم مضاعف الجهد لأول مرة واستخدامه عمليًا من قبل الفيزيائيين البريطانيين والأيرلنديين جون دوغلاس كوكروفت وإرنست توماس سينتون والتون ، ومن ثم يطلق عليه أيضًا مولد Cockcroft – Walton (CW).



يمكن دراسة مثال جيد لتصميم مضاعف الجهد من خلال هذه المقالة التي تستغل مفهوم توليد هواء مؤين لتنقية الهواء في المنازل .

دائرة مضاعف الجهد هي أيضًا شكل من أشكال مضاعف الجهد حيث تقتصر مرحلة الصمام الثنائي / المكثف على مرحلتين فقط ، بحيث يُسمح للإخراج بإنتاج جهد قد يكون ضعف جهد الإمداد.

نظرًا لأن جميع دارات مضاعف الجهد تتطلب بشكل إلزامي إدخال تيار متردد أو إدخال نابض ، تصبح دائرة المذبذب ضرورية لتحقيق النتائج.

IC 555 تفاصيل Pinout

تفاصيل pinout IC 555 ، الأرض ، Vcc ، إعادة الضبط ، العتبة ، التفريغ ، التحكم في الجهد

مخطط الدائرة لمضاعف الجهد باستخدام IC 555

IC 555 دائرة مضاعف الجهد

بالإشارة إلى المثال أعلاه ، يمكننا أن نرى دائرة IC 555 تم تكوينها كمرحلة هزاز متعددة مستقرة ، وهي في الواقع شكل من أشكال المذبذب ، وهي مصممة لإنتاج تيار مستمر نابض (ON / OFF) عند طرف الخرج رقم 3.

إذا كنت تتذكر ، فقد ناقشنا دائرة شعلة LED في هذا الموقع الإلكتروني ، والذي يستخدم بشكل مماثل دائرة مضاعفة الجهد ، وإن كان قسم المذبذب يتم إنشاؤه باستخدام بوابات IC 4049.

في الأساس ، يمكنك استبدال المرحلة IC 555 بأي دارة مذبذب أخرى مع الاستمرار في الحصول على تأثير مضاعفة الجهد.

ومع ذلك ، فإن استخدام IC 555 له فائدة طفيفة لأن هذا IC قادر على توليد تيار أكثر من أي دائرة مذبذب أخرى قائمة على IC دون استخدام أي مرحلة مضخم تيار خارجي.

كيف تعمل مرحلة مضاعف الجهد

كما يتضح من الرسم البياني أعلاه ، يتم تنفيذ مضاعفة الجهد الفعلي من خلال المرحلة D1 ، D2 ، C2 ، C3 ، والتي تم تكوينها على شكل شبكة مضاعفة الجهد على مرحلتين نصف جسر.

قد تكون محاكاة هذه المرحلة استجابةً لموقف دبوس رقم 3 الخاص بـ IC 555 أمرًا صعبًا بعض الشيء ، وما زلت أعاني من أجل تشغيله في ذهني بشكل صحيح.

حسب محاكاة ذهني ، يمكن شرح عمل مرحلة مضاعفة الجهد المذكورة على النحو الوارد في النقاط التالية:

  1. عندما يكون دبوس الإخراج IC رقم 3 في منطقه المنخفض أو مستوى الأرض ، يكون D1 قادرًا على شحن C2 ، نظرًا لأنه قادر على التقدم متحيزًا للأمام من خلال C2 والجهد السلبي للدبوس رقم 3 ، وفي نفس الوقت يتم شحن C3 عبر D1 و D2 .
  2. الآن ، في اللحظة التالية بمجرد أن يصبح الدبوس رقم 3 في منطق عالي أو عند إمكانات العرض الإيجابية ، تصبح الأمور مربكة بعض الشيء.
  3. هنا C2 غير قادر على التفريغ عبر D1 ، لذلك لدينا مخرجات على مستوى العرض من D1 ومن C2 ومن C3 أيضًا.
  4. تقول العديد من المواقع الأخرى على الإنترنت أنه في هذه المرحلة ، من المفترض أن يتحد الجهد المخزن داخل C2 والإيجابي من D1 مع خرج C3 لإنتاج جهد مضاعف ، ولكن هذا لا معنى له.
  5. لأنه عندما تتحد الفولتية بالتوازي ، لا يزيد صافي الجهد. يجب أن تتحد الفولتية في سلسلة لإحداث التعزيز المطلوب أو التأثير المضاعف.
  6. التفسير المنطقي الوحيد الذي يمكن اشتقاقه هو ، عندما يصبح الدبوس رقم 3 مرتفعًا ، يكون سالب C2 عند المستوى الإيجابي ونهايته الإيجابية أيضًا عند مستوى العرض ، فإنه يضطر إلى إنتاج نبضة شحنة عكسية تتراكم مع C3 شحنة كهربائية ، مما يتسبب في ارتفاع الجهد اللحظي بجهد ذروة يبلغ ضعف مستوى الإمداد.

إذا كان لديك شرح أفضل أو أكثر صحة من الناحية الفنية ، فيرجى عدم التردد في شرحه من خلال تعليقاتك.

كم الحالي؟

تم تعيين Pin # 3 من IC لتوصيل تيار 200mA كحد أقصى ، وبالتالي يمكن توقع أن يكون الحد الأقصى لتيار الذروة عند مستوى 200mA هذا ، ومع ذلك ستصبح القمم أضيق اعتمادًا على قيم C2 و C3. قد تتيح المكثفات ذات القيمة الأعلى نقلًا أكمل للتيار عبر الإخراج ، لذلك تأكد من تحديد قيم C2 و C3 على النحو الأمثل ، سيكون حوالي 100 فائق التوهج / 25 فولت كافياً

تطبيق عملي

على الرغم من أن دارة مضاعف الجهد يمكن أن تكون مفيدة للعديد من تطبيقات الدوائر الإلكترونية ، إلا أن التطبيق القائم على هواية يمكن أن يضيء مصباح LED عالي الجهد من مصدر جهد منخفض ، كما هو موضح أدناه:

IC 555 دارة مضاعفة الجهد مع LED

في مخطط الدائرة أعلاه ، يمكننا أن نرى كيف يتم استخدام الدائرة لإضاءة لمبة 9V LED من مصدر إمداد 5V ، والذي سيكون مستحيلًا إذا تم تطبيق 5V مباشرة على LED.

العلاقة بين التردد و PWM ومستوى خرج الجهد

التردد في أي دائرة مضاعفة الجهد ليس بالغ الأهمية ، ولكن التردد الأسرع سيساعدك في الحصول على نتائج أفضل من الترددات البطيئة.

وبالمثل بالنسبة لنطاق PWM ، يجب أن تكون دورة العمل حوالي 50٪ ، وستؤدي النبضات الأضيق إلى انخفاض الحالي في الإخراج ، في حين أن النبضات العريضة للغاية لن تسمح للمكثفات ذات الصلة بالتفريغ على النحو الأمثل ، مما ينتج عنه مرة أخرى طاقة خرج غير فعالة.

في الدائرة المستقرة IC 555 التي تمت مناقشتها ، يمكن أن يكون R1 في أي مكان بين 10K و 100K ، ويقرر هذا المقاوم مع C1 التردد. وبالتالي يمكن أن يكون C1 في أي مكان بين 50nF إلى 0.5uF.

سيمكنك R2 بشكل أساسي من التحكم في PWM ، وبالتالي يمكن تحويله إلى مقاوم متغير من خلال وعاء 100K.

باستخدام بوابات IC 4049 NOT

يمكن استخدام الدائرة التالية القائمة على CMOS IC لمضاعفة أي جهد مصدر تيار مستمر (حتى 15 فولت تيار مستمر). سيضاعف التصميم المقدم أي جهد كهربائي بين 4 إلى 15 فولت تيار مستمر وسيكون قادرًا على تشغيل الأحمال في تيار لا يزيد عن 30 مللي أمبير.

كما يتضح من الرسم التخطيطي ، تستخدم دائرة مضاعف جهد التيار المستمر IC 4049 واحدًا فقط لتحقيق النتيجة المقترحة.

IC 4049 Pinouts

مواصفات مخطط التوصيل IC 4049

تشغيل الدائرة

يحتوي IC 4049 على ستة بوابات جميعها فعالة جميعها لتوليد إجراءات مضاعفة الجهد التي تمت مناقشتها. تم تكوين اثنين من البوابات الستة كمذبذب.

يُظهر أقصى يسار الرسم البياني قسم المذبذب.

يشكل المقاوم 100 K والمكثف 0.01 مكونات تحديد التردد الأساسية.
يعد التردد مطلوبًا بشكل أساسي إذا كانت هناك حاجة إلى تنفيذ إجراءات خطوة في الجهد ، وبالتالي هنا أيضًا يصبح إشراك المذبذب ضروريًا.

تصبح هذه التذبذبات مفيدة في بدء الشحن وتفريغ مجموعة من المكثفات عند الخرج والتي ترقى إلى مضاعفة الجهد عبر مجموعة المكثفات بطريقة تجعل النتيجة ضعف جهد الإمداد المطبق.

ومع ذلك ، لا يمكن تطبيق الجهد من المذبذب بشكل مفضل مباشرة على المكثفات ، بل يتم من خلال مجموعة من بوابات IC مرتبة بطريقة متوازية.

تنتج هذه البوابات المتوازية معًا تخزينًا مؤقتًا جيدًا للتردد المطبق من بوابات المولد بحيث يكون التردد الناتج أقوى فيما يتعلق بالتيار ولا يتعثر مع الأحمال المرتفعة نسبيًا عند المخرجات.

ولكن مع الحفاظ على مواصفات CMOS IC في الاعتبار ، لا يمكن توقع قدرة معالجة الإخراج الحالية أكبر من 40 مللي أمبير.

ستؤدي الأحمال الأعلى من هذا إلى تدهور مستوى الجهد نحو مستوى الإمداد.

يمكن زيادة قيم مكثف الإخراج إلى 100 فائق التوهج للحصول على مستويات كفاءة أعلى بشكل معقول من الدائرة.

مع وجود 12 فولت كمدخل إمداد إلى IC ، يمكن الحصول على خرج يبلغ حوالي 22 فولت من دائرة مضاعف الجهد القائمة على IC 4049.

لا بوابة دائرة مضاعف الجهد

قائمة الاجزاء

  • R1 = 68 ك ،
  • C1 = 680pF ،
  • C2, C3 = 100 uF/ 25V,
  • D1 ، D2 = 1N4148 ،
  • N1 ، N2 ، N3 ، N4 = IC 4049 ،
  • المصابيح البيضاء = 3 غ.



السابق: بناء نظام أمان سيارة GSM محلي الصنع التالي: كيفية قياس التيار المتردد ملي فولت باستخدام IC 741