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Cómo hacer un circuito duplicador de voltaje básico
Como sugiere el nombre del artículo, este artículo de hoy lo ayudará a diseñar un circuito que tenga el doble de voltaje aplicado a su entrada en su salida. Por ejemplo, si alimenta un circuito duplicador de voltaje con una entrada de 10V, obtendrá 20V en su salida.
Este es uno de los muchos circuitos disponibles para la conversión de voltaje, pero es una forma económica de duplicar el voltaje, en lugar de usar transformadores, que pueden ser voluminosos e inconvenientes para aplicaciones pequeñas y eficientes.
Estos circuitos usan capacitores para almacenar energía y de alguna manera forman un circuito rectificador. Los diodos de conmutación son generalmente diodos y ayudan a mantener bajos los costos en lugar de usar contrapartes más caras como MOSFET y BJT.
Un doblador de voltaje es un circuito de la familia de dobladores de voltaje. En este artículo, aprenderá cómo hacer un circuito duplicador de voltaje usando un temporizador 555, junto con otros componentes importantes y una breve descripción de ellos.
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Diagrama del circuito duplicador de voltaje
Conéctelo correctamente como se muestra a continuación.
Componentes necesarios
- 555-temporizador IC
- Diodo – 1N4007
- Resistencias – 10kΩ y 33kΩ
- Condensador: 22 μF y 0,01 μF
- fuente de alimentación
555 temporizador IC
El 555 Timer IC es un circuito integrado que se utiliza en una variedad de aplicaciones de tiempo, generación de pulsos y osciladores. Introducido en 1972, el temporizador IC 555 todavía se usa ampliamente debido a su muy bajo costo y estabilidad. La distribución de pines del IC del temporizador 555 se muestra a continuación.
| 555 temporizador IC | ||
| número de PIN | nombre de alfiler | el propósito |
| 1 | tierra | voltaje de referencia a tierra |
| 2 | desencadenar | salida de control |
| 3 | afuera | Conduce a alrededor de 1,7 V por debajo de VCC o en el suelo |
| cuatro | reiniciar | Restablecer intervalo de tiempo |
| Cinco | CONTROL | Proporciona acceso al divisor de voltaje interno |
| 6 | THR | Actúa como un umbral sobre cuándo detener el intervalo de tiempo |
| 7 | DIS | Salida de colector abierto para descargar condensador |
| 8 | ⅤCC | tensión de alimentación positiva |
El temporizador IC tiene tres modos de operación: modo biestable, modo monoestable y modo astable.
- En modo biestable, el circuito produce una señal biestable con un estado bajo y un estado alto. La señal de salida de la señal de estado bajo y la señal de estado alto se controla mediante el restablecimiento y la activación del pin de entrada.
- En el modo monoestable, el circuito solo produce un solo pulso cuando el temporizador recibe una indicación de la entrada del botón de disparo.
- En modo astable, el circuito del IC genera una serie de pulsos de frecuencia precisa en función de los valores de dos resistencias y condensadores conectados al circuito externo.
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1N4007 diodo
El 1N4007 es un diodo rectificador de unión PN. Este tipo de diodos solo permiten el flujo de corriente en una dirección. El 1N4007 tiene muchas aplicaciones del mundo real. Los ejemplos incluyen aplicaciones de diodos de rueda libre, rectificación de propósito general de fuentes de alimentación, inversores y convertidores.
| Configuración de pines del diodo 1N4007 | ||
| número de PIN | nombre de alfiler | cargando |
| 1 | ánodo | + ve |
| 2 | cátodo | -ve |
El diagrama anterior muestra un diagrama simbólico y real del 1N4007. La comprensión de los componentes de un circuito eléctrico mejora mucho si se conocen las propiedades eléctricas del dispositivo.
| 1N4007 Características eléctricas | ||
| parámetro | valor | unidad |
| Tensión directa 1,0 A | 1.1 | Ⅴ |
| Corriente inversa a 25°C | Cinco | µA |
| Capacitancia total a 1,0 MHz | 15 | pF |
| Corriente inversa máxima a plena carga a 75° | 30 | µA |
| Corriente directa rectificada promedio | 1 | a |
| Voltaje inverso repetitivo pico | 1000 | Ⅴ |
Características del diodo 1N4007:
- Baja corriente de fuga
- Baja caída de tensión directa
- Alta capacidad de sobretensión hacia adelante
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Este diodo tiene muchas aplicaciones prácticas en sistemas integrados. Algunas de las aplicaciones clave asociadas con diodos específicos se enumeran a continuación.
- convertidor
- Finalidad de la conmutación en sistemas integrados
- Aplicaciones de diodos de rueda libre
- inversor
- Rectificación general de energía para fuentes de alimentación.
- Evita la corriente inversa y protege los microcontroladores como los microcontroladores Arduino y PIC.
Función del circuito duplicador de voltaje.
Como se ve en el esquema, el circuito funciona en dos mitades complementarias. La primera parte del circuito que involucra el uso de un temporizador 555 se usa en modo astable para generar un pulso de onda cuadrada.
La segunda parte del circuito es la parte que en realidad duplica el voltaje y consta de dos condensadores y dos diodos conectados como se muestra en el esquema. El temporizador 555 tiene múltiples modos y hoy decidí usar el modo multivibrador estable.
Este modo se puede usar para generar una onda cuadrada alrededor de 2 KHz usando una combinación de dos resistencias y un capacitor. Desde el circuito, se puede ver que cuando la salida del pin 3 del IC del temporizador es baja, el diodo D1 está polarizado directamente y carga el capacitor C3.
Dado que el condensador se carga directamente desde la fuente de alimentación, el condensador también se cargará a un voltaje igual al voltaje de entrada. Cuando el pulso del temporizador IC es alto, el pin 3 del IC muestra una salida alta. Esta polarización inversa del diodo D1 y bloquea la carga del condensador C3, que se ha cargado a un voltaje aproximadamente igual al voltaje de suministro.
Cuando el diodo D1 se polariza en inversa, el diodo D2 se polariza en directa, lo que carga el condensador C4. El condensador C4 también se carga con la energía almacenada en el condensador C3. Aquí el condensador C4 tiene un voltaje del doble del voltaje de entrada. Esto se debe a que se carga a través de dos caminos: desde el capacitor C3, que inicialmente se carga al voltaje de suministro, y directamente a través del suministro.
Teóricamente, la salida de este circuito debería producir un voltaje de salida igual al doble del voltaje de entrada, pero en la práctica, la carga y descarga del capacitor no es un proceso sin pérdidas, sino el voltaje almacenado en el capacitor.La energía no se transfiere por completo. . Además, la carga de condensadores no es ideal.
En experimentos realizados con un voltaje de entrada de 5V, la salida del circuito es de aproximadamente 8,7-8,8V en lugar de los 10V teóricos.
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Contras
Este circuito es una forma sencilla y fácil de convertir un voltaje de entrada para duplicar su valor, pero tiene algunos inconvenientes. Conocer de antemano todas las fortalezas y debilidades de su circuito le permitirá analizar adecuadamente sus resultados. Las desventajas se enumeran a continuación.
- Este circuito es un truco muy útil para generar un alto voltaje a partir de un valor bajo, pero este circuito solo se puede usar para corrientes de salida menores a 50mA. Esto significa que solo puede impulsar aplicaciones que requieren clasificaciones de corriente muy bajas.
- Dado que la salida implica la carga y descarga de elementos de conmutación, como condensadores y diodos, la salida del circuito generalmente es inestable y la forma de onda de salida se puede ajustar y suavizar mediante un regulador IC. Sin embargo, dado que este IC comparte su propia corriente, se deben realizar los cálculos y ajustes asociados para garantizar que el circuito no funcione más allá de sus límites de paso de corriente.
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prevención
Hay algunas cosas a tener en cuenta al crear y trabajar con circuitos. Se enumeran a continuación.
- Debido a las limitaciones del IC del temporizador, el voltaje de entrada del circuito no puede ser superior a 12 V ni inferior a 3 V. Elegir un voltaje entre 3 y 12 V garantiza un funcionamiento seguro y sin daños a los componentes.
- Como se mencionó anteriormente, el funcionamiento del circuito se basa en la carga y descarga de los condensadores, por lo que incluso cuando el circuito está conectado a la tensión de alimentación, no producirá inmediatamente el valor de salida deseado. hasta que se estabilice al doble del voltaje de entrada.
- La corriente de carga no debe exceder la configuración dependiente del circuito. Generalmente, la corriente es de aproximadamente 50 a 70 mA.
- Debido a que el capacitor C4 se carga para duplicar el voltaje de suministro, la clasificación de voltaje de este capacitor en particular es al menos igual al voltaje de entrada, a diferencia de otros capacitores cuya clasificación de voltaje puede ser al menos igual al valor del voltaje de suministro.
- Como se mencionó anteriormente, el voltaje en la salida del circuito depende de la carga y descarga del capacitor. Es posible que las mediciones precisas no se ajusten a los valores teóricos debido a que los tiempos de carga y descarga de los capacitores varían de manera errática. Esto agrega aún más porque la carga y descarga de un capacitor no es un proceso de eficiencia energética y bloqueo de energía. Esto significa que la energía no se transfiere por completo y se producen pérdidas. Un circuito con un voltaje de entrada de 5V tendrá un valor de salida de aproximadamente 8,7V, mientras que un circuito con un voltaje de entrada de 12V tendrá un valor de salida de aproximadamente 18-20V.
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