使用555定时器IC的基本电压倍增器电路图

如何制作基本的倍压器电路？

正如文章的名字所暗示的，今天这篇文章是为了帮助设计一个电路，它的输出电压是输入电压的两倍。例如，为倍压器电路提供 10V 输入将在其输出端提供 20V。

这是可随时用于电压转换的众多电路之一，但与使用笨重的变压器相比，这是一种更便宜且更有效的电压倍增方法有时对小型应用程序不方便。

这些电路使用电容器来储存能量，并且在某种形式上是整流电路。开关二极管通常是二极管，这有助于降低成本，而不是使用更昂贵的对应物，例如 MOSFET 或 BJT。

倍压电路是倍压电路家族中的一种电路。在本文中，我们将学习如何使用555定时器以及其他重要组件及其简要说明来制作倍压器电路。

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倍压器电路图

如下图所示正确连接组件。

需要的组件

1. 555-定时器 IC
2. 二极管 – 1N4007
3. 电阻器 – 10kΩ 和 33kΩ
4. 电容器 - 22μF 和 0.01μF
5. 电源

555定时器IC

555 定时器 IC 是用于各种时间、脉冲生成和振荡器应用的集成电路。 555 定时器 IC 于 1972 年推出，由于其极低的价格和稳定性，至今仍被广泛使用。 555定时器IC的引脚图如下：

Timer IC有3种工作模式，分别是双稳态、单稳态和非稳态。

• 在双稳态模式下，电路产生处于低和高状态的 2 稳态信号。低和高状态信号的输出信号由复位和激活输入引脚控制。
• 在单稳态模式下，当定时器从触发按钮的输入中获得指示时，电路仅产生单个脉冲。
• 在非稳态模式下，IC 的电路根据连接在外部电路中的两个电阻器和电容器的值产生具有精确频率的连续脉冲。

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1N4007二极管

1N4007为PN结整流二极管。这些类型的二极管只允许电流沿一个方向流动。 1N4007 有不同的实际应用，例如续流二极管应用，电源、逆变器、转换器等的通用整流

上图是1N4007的符号图和实物图。当知道设备的电气特性时，对电路任何组件的理解都会大大提高。

二极管1N4007特点如下：

• 低漏电流
• 低正向压降
• 高正向浪涌能力

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这种二极管在嵌入式系统中有很多实际应用，下面给出了与特定二极管相关的一些主要应用：

1. 转换器
2. 用于嵌入式系统中的切换目的
3. 续流二极管应用
4. 逆变器
5. 电源的一般电源整流
6. 避免反向电流并保护 Arduino 或 PIC 微控制器等微控制器。

倍压电路工作原理

从电路图中可以看出，电路分两半工作，相互补充。电路的第一部分，涉及到555定时器的使用，在非稳态模式下使用，以产生方波脉冲。

电路的第二部分实际上是电压加倍的部分，由2个电容器和2个二极管组成，按电路图所示的方式连接。 555 定时器有多种模式，我们今天决定使用非稳态多谐振荡器模式。

此模式可用于使用两个电阻和一个电容的组合来生成大约 2KHz 的方波。从电路中可以看出，当定时器IC的3脚输出低电平时，二极管D1正向偏置，通过它给电容C3充电。

因为电容直接从电源充电，电容也会被充电到等于输入电压的电压。当定时器 IC 的脉冲为高电平时，IC 的第 3 脚将显示高电平输出。这将使二极管 D1 反向偏置，从而阻止电容器 C3 的充电，电容器 C3 现在已充电到大约等于电源电压的电压。

当二极管D1反向偏置时，二极管D2将正向偏置，这将通过它对电容器C4充电。 C4 电容器也将用电容器 C3 中存储的能量充电。现在电容 C4 的电压是输入电压的两倍，因为它通过两条路径充电，一条来自最初充电至电源电压的电容 C3，另一条路径直接通过电源。

理论上，这个电路的输出必须产生一个等于输入电压两倍的电压，但实际上电容器的充电和放电不是一个无损过程中，一个电容中储存的能量并没有完全传递给另一个电容，该电容的充电也不理想。

对于输入电压为5V的实验，电路输出在8.7到8.8V左右，而不是理论上的10V。

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缺点

虽然该电路是一种将输入电压转换为其值的简单方法，但它也有一些缺点。事先了解电路的所有优点和缺点将使我们能够正确分析结果。缺点如下。

1. 该电路是一个非常有用的技巧，可以从低值产生更高的电压，但该电路只能用于输出电流小于 50mA。这意味着，它只能驱动需要非常低额定电流的应用。
2. 由于输出涉及电容和二极管等开关器件的充放电，电路的输出一般不稳定，所以可以使用稳压IC来调节和平滑输出波形。但是这个IC会占用自己的电流份额，所以要进行相关的计算和调整，使电路不会在电流通道的限制以上起作用。

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注意事项

在制作和使用电路时需要采取一些预防措施。下面列出了这些。

1. 由于定时器IC的限制，电路的输入电压不能大于12V小于3V，选择3-12V之间的电压可以保证安全工作和不会损坏组件。
2. 如前所述，电路的工作取决于电容器的充电和放电，因此电路不会立即输出所需的值已插入电源电压，但需要一段时间才能稳定在输入电压的两倍。
3. 负载电流不应超过取决于电路的设定值。一般为 50 到 70mA 左右的电流。
4. 因为电容 C4 会被充电以使电源电压加倍，所以这个特定电容的额定电压至少应该是输入电压的两倍，不像其他电容的额定电压可能是至少等于电源电压值。
5. 如上所述，电路输出端的电压取决于电容器的充电和放电。电容器的充电和放电时间不规律地变化，因此精确测量可能不符合理论值。这进一步增加了因为电容器的充电和放电不是能量有效的而不是能量锁定的过程。这意味着，他的能量没有完全传输并导致损失。输入电压为5V的电路输出值为8.7V左右，输入电压为12V的电路输出值为18-20V左右。

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