Как удвоить постоянное напряжение с 12 до 24 вольт

Удвоитель напряжения постоянного тока

Вместе с каналом «Обзоры посылок и самоделки от jakson» будем собирать схему.
Автор видео ищет интересные применения микросхеме-таймеру NE 555, на раз это удвоитель напряжения. Это, пожалуй, одна из самых простых, доступных схем без использования трансформаторов, катушек, других деталей, которые порой трудно найти.

Микросхема и другие радиодетали в этом китайском магазине.

Схема может увеличить напряжение постоянного тока с 12 до 24 V, но при этом есть один недостаток, ток не высокий, буквально до 50 мА. Понадобится подобный удвоитель напряжения только для устройств с малым потреблением. Но бывает еще одна его версия с использованием транзисторов, там уже ток будет повыше.

Схема удвоителя напряжения 12-24 вольта

Из деталей, которые понадобятся для сборки и пайки, это таймер NE 555, 2 резистора один на 15К, другой на 27 К, 2 неполярных конденсатора на 0,01 мкФ, 3 полярных конденсатора, 2 из которых имеют емкость 330 мкФ, один на 470 мкФ. Ну, последнее, это 2 диода, указано 1N4001, но на самом деле для сборки этой схемы подойдет, большинство других диодов.

Все детали, которые понадобятся, отставил в сторонку. Будем все собирать на макетной печатной плате. Сначала не совсем уверен в работоспособности, тем более в надежности этой схемы, поскольку брал ее из непроверенного источника. Но на данный момент единственный способ проверить — это ее собрать. Самому интересно будет ли она работать.

Рассмотрим как собирать подобные устройства, поскольку новички часто задают подобный вопрос в личных сообщениях, поэтому решил его разъяснить.

Начнем с того, что собирается все довольно-таки просто и, пожалуй, подобные схемы не намного сложнее каких-нибудь радиоконструкторов.

Все линии, примыкающие к деталям, к выводам, являются проводниками, они всегда параллельны или составляют между собой угол в 90 градусов, иначе быть не может. В местах их соединений используются точки, а там, где соединений нет, точки соответственно тоже не будет, то есть эти 2 проводника между собой не соединяются. Все детали в схеме имеют свое обозначение, отличаются по форме. Перечень всех маркировок вы сможете найти в интернете, они там все будут подписаны. Бывает так, что маркировка одной, той же детали в разных случаях может отличаться, поскольку это зависит от автора, от источника. Например, те же самые резисторы могут отличаться зигзагами, поэтому все детали подписаны, например R1, R2 это резисторы, C1, C2 – конденсаторы, VD1, VD2 – диоды. Указаны номиналы. Так устроены не все схемы. Бывает, что эти номиналы указаны в отдельной таблице. Но в любом случае, каждая будет подписана своей маркировкой, номером. Хотя бывает, что, этого нет. Но, в таком случае, у всех будет подписан номинал.

По поводу номиналов на примере резисторов, конденсаторов.
Начнем с резисторов. Написано 15К. 15К – это 15 Кило, то есть буква «К» в конце обозначает «Килоом», если буквы «К» не будет – это «ом». В общем, все просто. Соответственно, 27К – 27 Килоом. Далее, конденсаторы. Уже немного сложнее. В нашем случае – это микрофарады, поскольку только они указываются с цифрой после запятой. Например, нанофарады, пикофарады так не указываются. Ну, также они обычно указываются буквами nf, pf, то есть нанофарады, пикофарады. Это то, что касается маркировки неполярных конденсаторов. А полярные конденсаторы всегда указываются в микрофарадах. По крайней мере, иного способа указаний ни разу не встречал. Хотя, возможно, в некоторых специфических схемах, используются большие величины. По крайней мере, пикофарады, нанофарады для обозначения полярных конденсаторов не используют.

Далее про полярности деталей. У некоторых она есть, у других нет. Например, у резисторов, неполярных конденсаторов полярности нет, то есть нет разницы — каким образом их устанавливать, куда какой вывод подсоединять, что не скажешь о полярных или как по-другому их называют электролитических конденсаторов, диодов. У этих деталей есть 2 разных вывода, один положительный, другой отрицательный. Например, в этой схеме у конденсаторов положительный вывод отмечен плюсом. Но опять же бывают другие, там маркировка немного отличается. Ну, соответственно другой контакт является отрицательным. А если ориентироваться по детали, например, если это новый конденсатор, то длинная ножка — это плюсовой контакт, короткая – минусовой. Или если деталь не новая, то проще будет ориентироваться по полоске со стороны минусового контакта. Такая белая полоска, ну, соответственно с минусом.

У диодов то же самое, только там положительный, отрицательный вывод называется по-другому – анод, катод. Анод – это положительный контакт, катод – отрицательный. Если ориентироваться по корпусу диода, то со стороны серой полоски находится отрицательный контакт, то есть катод. Действует такая же аналогия, как, с конденсаторами: если деталь новая, то положительный контакт будет длиннее.
Последняя деталь удвоителя напряжения – микросхема. В нашем случае 8-контактная. Каждый ее вывод пронумерован. Зачастую микросхема обозначается прямоугольной фигурой. Также бывают варианты треугольной. Опять же зависит от автора, источника.

Далее с 5 минуты на видео про сборку простого удвоителя напряжения. В представленной модели постоянный ток увеличивается с 12 до 24 вольт.

Источник

Описание схемы мощного удвоителя постоянного напряжения

Часто на практике может возникнуть необходимость получить напряжение большее, чем может выдать имеющийся источник питания. Широко известны схемы удвоения напряжения при помощи конденсаторов, но, как правило, такие схемы не могут обеспечить достаточно высокие токи в нагрузке.

В данной статье предлагается вариант достаточно простой схемы, позволяющей устранить этот недостаток.

На основе микросхемы цифровой логики можно собрать удвоитель постоянного напряжения, способный выдать в нагрузке ток до 2 А и более.

В качестве микросхемы можно применить МС цифровой логики (элементы «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ») типа К561ЛА7, К561ЛЕ5 или аналогичные. На этой микросхеме собран генератор импульсов, частота генерации которого определяется цепочкой R1C1R2.

Вырабатываемые противофазные импульсы с выходов цифровой МС управляют мощными ключевыми транзисторами Т1 и Т2. Резистор R3 и конденсатор C2 представляют собой цепь задержки импульсов разной фазы, чтобы исключить возможность короткого замыкания на выходе схемы во время переключения фаз.

Конденсаторы С3 и С4 служат для уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения. При больших токах нагрузки величины их ёмкостей желательно увеличить до значения 10 мкФ или более. Кроме того, параллельно конденсатору С4 будет полезно включить конденсатор небольшой ёмкости (0,1. 1,0 мкФ), керамический или плёночный, для лучшей фильтрации ВЧ пульсаций выходного напряжения.

Диоды в схеме можно применить типов КД202, КД242, IN4007 или другие, рассчитанные на максимальный ток нагрузки блока питания. Транзисторы тоже нужны на соответствующую мощность.

Можно применить, например, транзисторы KT825, TIP126, 2N6041, BDW48 или аналогичные. Их следует установить на радиаторы, размеры которых подобрать, исходя из максимальной выходной мощности нагрузки и типа применённых транзисторов.

Источник

Как удвоить постоянное напряжение с 12 до 24 вольт

Умножитель напряжения — схема выпрямителя особого типа, амплитуда напряжение на выходе которой теоретически в целое число раз выше, чем на входе. То есть, с помощью удвоителя напряжения можно получить 200 В постоянного тока из 100 В переменного тока источника, а с помощью умножителя на четыре — 400 В постоянного. Это если не учитывать падение напряжения на диодах (0,7В на каждом).

В реальных схемах любая нагрузка будет уменьшать полученное напряжение. Умножитель содержит в себе конденсаторы и диоды. Нагрузочная способность умножителя пропорциональна частоте, величине емкости входящих в его состав конденсаторов и обратно пропорциональна числу звеньев.

А теперь, к Вашему вниманию — «экспонаты» коллекции:

• Удвоитель напряжения Латура-Делона-Гренашера

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

Несимметричный умножитель напряжения (Кокрофта-Уолтона)

Особенности: универсальность, низкая нагрузочная способность.

Генераторы Кокрофта-Уолтона применяются во многих областях техники, в частности, в лазерных системах, в источниках высокого напряжения, в системах рентгеновского излучения, подсветке жидкокристаллических экранов, лампах бегущей волны, ионных насосах, электростатических системах, ионизаторах воздуха, ускорителях частиц, копировальных аппаратах, осциллографах, телевизорах и во многих других устройствах, где необходимо одновременно высокое напряжение и постоянный ток.

• Утроитель, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

Утроитель, 2-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

Утроитель, 3-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

Умножитель на 4, 1-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

Умножитель на 4, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

Умножитель на 4, 3-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

Умножитель на 5, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

Умножитель на 6, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

Умножитель на 6, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

Умножитель на 8, 1-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

Умножитель на 8, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

Умножитель напряжения Шенкеля – Вилларда

Особенности: симметричная схема, превосходная нагрузочная способность, ступенчатое увеличение напряжения на каждом звене.

Умножитель со ступенчатой нагрузочной способностью

Особенности: нагрузочная характеристика имеет две области — область низкой мощности – в диапазоне выходных напряжений от 2U до U и область повышенной мощности – при выходном напряжении ниже U.

Выпрямитель с вольтодобавкой

Особенности: наличие дополнительного маломощного выхода с удвоенным напряжением питания.

Умножитель из диодных мостов

Особенности: хорошая нагрузочная способность. Одна из классических схем умножения напряжения в высоковольтных источниках питания для физических экспериментов. На рисунке изображен удвоитель напряжения, но число каскадов в умножителе может быть увеличено.

Источник

Как работает умножитель напряжения на диодах

Для проведения экспериментов воспользуемся старинным Советским трансформатором от электровыжигателя. Действующее значение напряжения на выходе данного трансформатора всего

Если к выходу данного трансформатора подключить двухполупериодный мостовой выпрямитель, сглаживающий конденсатор на его выходе зарядится до амплитудного значения напряжения 1.53V

Напряжение значением 1.5V недостаточно для того, чтобы светился даже красный светодиод.

Если нагрузка будет потреблять небольшие токи, можно воспользоваться простейшей схемой выпрямителя с умножением напряжения.

Без подключения нагрузки такая схема будет выдавать на выходе 3.2V

При положительной полуволне, ток идет через диод D1 и заряжает конденсатор С1, при отрицательной полуволне ток идет через диод D2 и заряжает конденсатор С2. Поскольку нагрузки нет, на выходе получаем удвоенное значение амплитудного напряжения.

При подключении красного светодиода напряжение падает до 2V.

При таком напряжении красненький светодиод бодро светится, потребляя при этом ток около 12mA.

В Интернет встречались забавные комментарии.

А давайте из «переменки» 220V c помощью умножителя сделаем «постоянку» 440V, «постоянку» снова преобразуем в «переменку» и вернем обратно в электросеть.

Сильно не обольщайтесь на этот счет, ток короткого замыкания в данной схеме составляет всего около 80mA (зависит от емкости конденсаторов), так что сделать вечный двигатель из умножителя напряжения не получится.

При работе данной схемы используются оба периода переменного напряжения, поэтому как и диодный мост данный выпрямитель фактически является двухполупериодным.

Разновидности этой схемы позволяют увеличивать напряжение в 2, 3, 4 и более раз. Схема умножения на 2:

При отрицательной полуволне происходит зарядка конденсатора С1, при положительной полуволне происходит разрядка конденсатора С1 при этом его напряжение складывается с напряжением трансформатора. (в этот момент конденсатор выполняет роль дополнительного источника питания).

Разберем схему умножителя на 3 без подключённой нагрузки (все конденсаторы будут заряжаться до амплитудного значения напряжения)

При положительной полуволне происходит зарядка конденсатора С1 до амплитудного значения напряжения +1.5V.

При отрицательной полуволне напряжение С1 складывается с напряжением которое выдает трансформатор и заряжает конденсатор С2 до 3V.

При следующей положительной полуволне происходит зарядка конденсатора С1, а конденсатор С3 заряжается до значения напряжения С2 + напряжение с выхода трансформатора.

На выходе без нагрузки данная схема выдает 4.8V. (утроенное значение амплитудного напряжения 1.1*1.41*3 = 4.7V)

При подключении резистора номиналом 220 Om на выходе получаем наши исходные 3V действующего.

Напоследок схема умножителя на 4. Потребуется 4 конденсатора и 4 диода.

От трансформатора, от которого не горел даже 1 красный светодиод, светится гирлянда из 2-х зеленых.

Кто захочет разобраться как она работает небольшая подсказка:

Принцип работы аналогичен рассмотренным ранее схемам.

Полный список всех статей канала доступен по этой ссылке:

Источник