Schéma de circuit de doubleur de tension de base utilisant 555 Timer IC

Comment faire un circuit doubleur de tension de base ?

Comme le nom de l'article l'indique, aujourd'hui cet article est d'aider à concevoir un circuit qui à sa sortie donne une tension qui est le double de celle qui est appliquée à son entrée. Par exemple, fournir une entrée de 10 V au circuit doubleur de tension donnera 20 V à sa sortie.

C'est l'un des nombreux circuits qui sont facilement disponibles pour la conversion de tension, mais c'est un moyen bon marché et plus efficace de doubler une tension, contrairement à l'utilisation d'un transformateur encombrant. et parfois gênant pour les petites applications.

Ces circuits utilisent des condensateurs pour stocker de l'énergie et sont en quelque sorte un circuit redresseur. Les diodes de commutation sont généralement des diodes, ce qui permet de réduire le coût au lieu d'utiliser un homologue plus coûteux, par exemple un MOSFET ou un BJT.

Le circuit doubleur de tension est un circuit de la famille des circuits multiplicateurs de tension. Dans cet article, nous allons apprendre à créer un circuit doubleur de tension à l'aide d'une minuterie 555 ainsi que d'autres composants importants et leur brève description.

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Schéma du circuit du doubleur de tension

Connectez les composants correctement de la même manière qu'illustré dans la figure ci-dessous.

Composants requis

1. CI de minuterie 555
2. Diodes – 1N4007
3. Résistances :10 kΩ et 33 kΩ
4. Condensateurs :22 μF et 0,01 μF
5. Une alimentation électrique

CI de minuterie 555

Le circuit intégré de minuterie 555 est un circuit intégré utilisé dans une variété d'applications de temps, de génération d'impulsions et d'oscillateur. Introduit en 1972, le 555 Timer IC est toujours largement utilisé en raison de son prix très bas et de sa stabilité. Le schéma des broches du 555 Timer IC est donné ci-dessous :

CI de minuterie 555
N° de broche	Nom de la broche	Objectif
1	GND	Tension de référence à la terre
2	TRIG	Contrôle la sortie
3	OUT	Est piloté à ~1,7 V en dessous de VCC ou à la terre
4	RÉINITIALISER	Réinitialiser un intervalle de temps
5	CTRL	Fournit un accès au diviseur de tension interne
6	THR	Agit comme seuil pour arrêter l'intervalle de temps
7	DIS	Sortie collecteur ouvert pour décharger le condensateur
8	VCC	Tension d'alimentation positive

Il existe trois modes de fonctionnement du minuteur IC, qui sont les modes bistable, monostable et astable.

• En mode bistable, le circuit produit des signaux à 2 états stables qui sont dans les états bas et haut. Les signaux de sortie des signaux d'état bas et haut sont contrôlés en réinitialisant et en activant les broches d'entrée.
• En mode monostable, le circuit ne génère qu'une seule impulsion lorsque la minuterie reçoit une indication de l'entrée du bouton de déclenchement.
• En mode astable, le circuit du CI produit une impulsion continue avec une fréquence exacte basée sur la valeur des deux résistances et condensateurs qui sont connectés dans le circuit externe.

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Diode 1N4007

1N4007 est une diode de redressement à jonction PN. Ces types de diodes ne permettent que la circulation du courant électrique dans un seul sens. 1N4007 a différentes applications réelles, par ex. applications de diodes de roue libre, redressement général des alimentations, onduleurs, convertisseurs, etc.

Broche de diode 1N4007
N° de broche	Nom de la broche	Frais
1	Anode	+Ve
2	Cathode	-Ve

Le diagramme ci-dessus montre l'image symbolique et réelle du 1N4007. La compréhension de tout composant d'un circuit électrique est considérablement améliorée lorsque les caractéristiques électriques de cet appareil sont connues.

1N4007 Caractéristiques électriques
Paramètre	Valeurs	Unités
Tension directe à 1,0 A	1.1	V
Courant inverse à 25°C	5	μA
Capacité totale à 1,0 MHz	15	pF
Courant inverse maximum à pleine charge à 75°	30	μA
Courant direct redressé moyen	1	A
Tension inverse répétitive de crête	1000	V

Les caractéristiques de la diode 1N4007 sont les suivantes :

• Faible courant de fuite
• Faible chute de tension directe
• Capacité de surtension vers l'avant élevée

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Cette diode a de nombreuses applications réelles dans les systèmes embarqués, quelques-unes des principales applications associées à la diode particulière sont indiquées ci-dessous :

1. Convertisseurs
2. À des fins de commutation dans les systèmes embarqués
3. Applications des diodes de roue libre
4. Onduleurs
5. Redressement de puissance général des alimentations
6. Pour éviter les courants inverses et protéger les microcontrôleurs comme Arduino ou le microcontrôleur PIC.

Fonctionnement du circuit de doubleur de tension

Comme le montre le schéma du circuit, le circuit fonctionne en deux moitiés qui se complètent. La première partie du circuit, qui implique l'utilisation de la minuterie 555, est utilisée en mode Astable, pour générer une impulsion d'onde carrée.

La deuxième partie du circuit est celle qui double la tension et se compose de 2 condensateurs et de 2 diodes connectés de la manière indiquée dans le schéma de circuit. Le 555-timer a plusieurs modes dans lesquels nous avons décidé aujourd'hui d'utiliser le mode multivibrateur astable.

Ce mode peut être utilisé pour générer une onde carrée d'environ 2 kHz en utilisant une combinaison de deux résistances et d'un condensateur. D'après le circuit, nous pouvons voir que lorsque la broche 3 du minuteur IC a une sortie basse, la diode D1 est polarisée en direct, ce qui chargera le condensateur C3 à travers elle.

Parce que le condensateur est chargé directement à partir de l'alimentation, le condensateur sera également chargé à la tension égale à la tension d'entrée. Lorsque l'impulsion du minuteur IC est élevée, la broche 3 de l'IC affichera une sortie élevée. Cela rendra la diode D1 polarisée en inverse et cela bloquera la charge du condensateur C3 qui a maintenant été chargé à environ la tension égale à la tension d'alimentation.

Lorsque la diode D1 est polarisée en inverse, la diode D2 sera polarisée en direct et cela chargera le condensateur C4 à travers elle. Le condensateur C4 sera également chargé avec l'énergie stockée dans le condensateur C3. Maintenant, le condensateur C4 a le double de la tension de la tension d'entrée car il est chargé via deux chemins, l'un à partir du condensateur C3 qui a été chargé initialement à la tension d'alimentation et l'autre chemin passe directement par l'alimentation.

En théorie, la sortie de ce circuit doit produire une tension à la sortie égale au double de la tension à l'entrée, mais en réalité la charge et la décharge d'un condensateur n'est pas un processus sans perte, l'énergie stockée dans un condensateur n'est pas entièrement transmise à l'autre condensateur, et la charge du condensateur n'est pas non plus idéale.

Pour l'expérience faite avec la tension d'entrée de 5 V, la sortie avec le circuit est d'environ 8,7 à 8,8 V au lieu de 10 V théoriques.

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Inconvénients

Bien que le circuit soit un moyen simple et facile de convertir la tension d'entrée en double de sa valeur, il comporte son lot d'inconvénients. Connaître au préalable les avantages et les inconvénients du circuit nous permettra d'analyser correctement les résultats. Les inconvénients sont énumérés ci-dessous.

1. Le circuit est une astuce très utile pour produire une tension plus élevée à partir d'une faible valeur, mais le circuit ne peut être utilisé que pour que le courant de sortie soit inférieur à 50 mA. Cela signifie qu'il ne peut piloter que des applications nécessitant des courants nominaux très faibles.
2. Étant donné que la sortie implique la charge et la décharge de condensateurs et de dispositifs de commutation tels que des diodes, la sortie du circuit est généralement instable, de sorte qu'un régulateur IC peut être utilisé pour réguler et lisser la forme d'onde de sortie. Mais ce circuit intégré prendra sa propre part de courant, donc les calculs et ajustements pertinents sont à faire pour que le circuit ne fonctionne pas au-dessus de la limite du passage de courant.

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Précautions

Il y a quelques précautions à prendre lors de la fabrication et du travail avec le circuit. Ceux-ci sont listés ci-dessous.

1. En raison des limitations du circuit intégré de minuterie, la tension d'entrée du circuit ne peut pas être supérieure à 12 V et inférieure à 3 V, le choix d'une tension entre 3 et 12 V garantira un travail et une sécurité en toute sécurité. aucun dommage ne sera causé aux composants.
2. Comme indiqué ci-dessus, le fonctionnement du circuit dépend de la charge et de la décharge des condensateurs, et par conséquent, le circuit ne donnera pas immédiatement la sortie de la valeur requise dès que le circuit est branché avec une tension d'alimentation, mais il faudra un certain temps avant qu'il ne se stabilise au double de la tension d'entrée.
3. Le courant de charge ne doit pas dépasser une valeur définie qui dépend du circuit. Généralement, il s'agit d'un courant d'environ 50 à 70 mA.
4. Parce que le condensateur C4 sera chargé pour doubler la tension d'alimentation, la tension nominale de ce condensateur particulier doit être au moins deux fois la tension d'entrée, contrairement aux autres condensateurs dont la tension nominale peut être égale au moins à la valeur de la tension d'alimentation.
5. Comme indiqué ci-dessus, la tension à la sortie du circuit dépend de la charge et de la décharge des condensateurs. Les temps de charge et de décharge d'un condensateur varient de manière erratique, de sorte que les mesures exactes peuvent ne pas être conformes aux valeurs théoriques. Cela s'ajoute encore parce que la charge et la décharge des condensateurs ne sont pas des processus économes en énergie et non verrouillés en énergie. Cela signifie que l'énergie n'est pas entièrement transmise et entraîne des pertes. La valeur de sortie du circuit avec une tension d'entrée de 5 V sera d'environ 8,7 V alors que la valeur de la sortie du circuit avec une tension d'entrée de 12 V sera d'environ 18-20 V.

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