555 회로 파트 2

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555 회로 파트 2

전압 증배기 회로를 생성하기 위한 555 RC 발진기의 두 번째 컬렉션

이 555 회로 파트 2 튜토리얼은 555 타이머 작동에 대한 첫 번째 살펴보기에서 계속됩니다 . 이 두 번째 튜토리얼에서는 555를 불안정한 멀티바이브레이터로 사용할 때 구축할 수 있는 몇 가지 실제 용도와 회로를 살펴봅니다.

555 타이머에 대한 이전 튜토리얼에서 구형파 발진기로 진동시키려면 타이밍 주기 T를 사용하여 타이머를 지속적으로 다시 트리거해야 하고 따라서 출력 주파수 f 는 타이밍 커패시터 C 와 피드백 에 의해 설정된다는 점을 기억합니다. 저항 R A 및 R B . 듀티 사이클, D 및 주파수는 이러한 타이밍 저항기의 비율에 의해 제어됩니다.

이를 염두에 두고 그림과 같이 선호하는 구성 요소 값을 사용하여 약 1500Hz의 출력 주파수를 제공하도록 기본 555 멀티바이브레이터를 설계할 수 있습니다.

기본 555 멀티바이브레이터 회로

 

주어진 구성 요소 값을 사용하면 t 1  = 375uS , t 2  = 325uS , T = 700uS , f = 1430Hz 또는 1.43kHz 의 값과 약 0.535 또는 53.5% 의 듀티 사이클 D 가 생성됩니다 .

 

또한 듀티 사이클이 53.5%이므로 555 불안정 발진기가 9V의 공급 전압에 연결되면 출력, 핀 3에 존재하는 평균 출력 DC 등가 전압은 다음과 같습니다. 9*0.535는 대략 4.8V와 같습니다. , 15V의 공급 전압에 연결되면 등가 DC 출력 전압은 15*0.535가 되며 이는 약 8V와 같습니다. 이 전압 레벨은 연결된 전압 증배기 회로에 대한 DC 입력 전압( V IN ) 을 나타냅니다.

555 전압 승수

변압기는 1차 전압에 대해 2차 전압을 높이거나 낮추어 AC 1차 입력 전압을 2차 출력 전압으로 변환하는 매우 효율적인 장치입니다. 그러나 정상 상태의 DC 전압을 한 값에서 다른 값으로 변환하려면 변압기를 사용할 수 없습니다.

555 타이머는 DC 전압을 훨씬 더 높은 DC 전압으로 변환하고 출력 핀에 몇 가지 추가 구성 요소를 추가하여 DC 전압의 극성을 바꾸는 데에도 사용할 수 있습니다. 많은 전자 애플리케이션에는 이러한 저전력 애플리케이션을 충족하는 데 사용되는 무변압기 DC-DC 전압 증배기로 구성된 위의 간단한 555 발진기를 사용하여 회로의 여러 부분에 전력을 공급하기 위해 다양한 저전류 전압 공급 장치가 필요합니다.

555 전압 더블러 회로

가장 기본적이고 쉽게 구성되는 DC-DC 전압 배율기는 전압 배율기 의 배율기입니다 . 555는 그림과 같이 다이오드 및 커패시터 네트워크를 사용하여 생성된 "충전 펌프" 회로에 대한 입력 조건을 제공하기 위해 불안정한 멀티바이브레이터로 구성됩니다.

555 회로 파트 2 - 전압 배율기

 

이 간단한 555 전압 더블러 회로는 555 발진기와 C 3 , D 1 , D 2 및 C 4 로 구성된 단일 커패시터-다이오드 전압 더블러 네트워크로 구성됩니다 . 이 전압 더블러 회로는 공급 전압을 곱하고 입력 전압의 전압 값에서 다이오드 전압 강하를 뺀 값의 약 2배인 출력을 생성합니다.

핀 3의 출력이 LOW이면 50uF 커패시터( C 3 )는 다이오드 D 2 가 꺼진 상태에서 다이오드 D 1 을 통해 공급 전압까지 충전됩니다 . 555의 출력이 HIGH로 올라가면 D 1이 역방향 바이어스됨에 따라 C 3 양단의 전압은 다이오드 D 2 를 통해 방전되고 V CC 및 C 3 은 이제 직렬로 연결된 두 개의 전압 소스와 같기 때문에 소스 전압에 전압을 추가합니다.

555의 타이밍 사이클은 다시 HIGH에서 LOW로 상태를 변경하고 사이클이 다시 한 번 반복되어 원래 입력 전압의 두 배인 DC 부하 전압, 즉 2의 곱셈 계수(전압 두배기)를 생성합니다. 그런 다음 555 전압 더블러 회로는 매우 낮은 전류에서 약 10~30V의 출력 전압을 생성할 수 있습니다.

주목해야 할 또 다른 점은 구형파 입력 신호를 생성하는 데 사용되는 555 불안정 멀티바이브레이터의 발진 주파수가 사용되는 커패시터의 값을 결정한다는 것입니다. 커패시터는 연결된 부하 값과 함께 필터링하기 위한 RC 충전/방전 회로를 생성하기 때문입니다. 출력 전압. 커패시턴스 값이 너무 낮거나 발진 주파수가 너무 낮으면 출력 전압 파형에 리플이 발생하여 평균 DC 출력 전압이 낮아집니다.

무부하 연결 시 출력 전압은 555의 원래 공급 전압의 두 배가 됩니다. 실제 출력 전압은 연결된 부하 R L 과 부하 전류 I L 의 값에 따라 달라집니다 . 주어진 대로, 위의 555 전압 더블러 회로는 정격 전압에서 약 30mA를 공급할 수 있습니다.

위의 전압 더블러 회로에는 다양한 변형이 있지만 각 회로는 두 개의 다이오드/커패시터 쌍을 사용하여 x2 곱셈 인자를 제공합니다. 더 많은 다이오드/커패시터 네트워크를 전압 더블러에 추가하거나 계단식으로 연결함으로써 원하는 만큼 높은 전압 증배율을 생성할 수 있는 회로를 만들 수 있습니다.

예를 들어, 555 전압 더블러 회로에 다이오드/커패시터 조합의 절반을 추가하면 곱셈 계수가 x3인 전압 삼중기 회로가 생성되고, 두 번째 전체 다이오드/커패시터 섹션을 555 전압 더블러 회로에 추가하면 전압 쿼드러플러가 생성됩니다. 그림과 같이 곱셈 인자가 x4인 회로 등입니다.

555 회로 파트 2 – 전압 삼중기

 

손실 및 다이오드 전압 강하를 무시할 경우 약 4V IN 의 출력 전압을 제공하는 두 개의 전압 더블러 네트워크를 계단식으로 연결하여 555 타이머를 사용하는 전압 쿼드러플러입니다 .

 

555 전압 4배기 회로

 

서로 다른 양의 출력 전압을 갖는 전압 배율기를 생성할 뿐만 아니라 그림과 같이 사용된 다이오드 및 커패시터의 방향과 극성을 간단히 바꾸어 음의 출력 전압을 생성하도록 구성할 수도 있습니다.

555 회로 파트 2 – 음의 전압 배율기

 

그런 다음 555개의 타이머 기반 전압 배율기를 사용하여 단일 공급 전압을 2배, 3배 또는 4배까지 늘려 다양한 양수 및 음수 출력 전압을 제공할 수 있음을 확인했습니다. 이론적으로는 공기 이온화 장치나 버그 재퍼에 사용되는 것과 같이 점진적으로 더 높은 전압을 생성하기 위해 여러 다이오드/커패시터 섹션을 함께 계단식으로 연결하여 생성할 수 있는 전압 증배량에는 제한이 없습니다. 그러나 이렇게 높은 출력 전압을 다룰 때는 감전을 방지하도록 주의해야 합니다.

555 회로 파트 2 - DC-AC 인버터

기본 555 타이머 회로를 사용하여 DC-AC 인버터를 생성함으로써 555 전압 배율기 아이디어를 한 단계 더 발전시킬 수 있습니다 . 구형파 발진기로 작동하도록 구성된 555와 몇 가지 추가 구성 요소를 사용하면 그림과 같이 원하는 전압 레벨(120V 또는 240V)에서 사인파 출력을 생성할 수 있습니다.

555 DC-AC 인버터

 

그렇다면 555 DC-AC 인버터 회로는 어떻게 작동합니까? 555 타이머는 이전과 동일한 구형파 출력을 생성하는 불안정한 멀티바이브레이터로 진동하도록 구성됩니다. 그러나 이번에는 출력 주파수가 AC 주전원 주파수, 즉 50Hz 또는 60Hz와 동일해지기를 원하며 이는 47kΩ 전위차계를 사용하여 달성됩니다.

타이밍 저항 R B는 47kΩ 전위차계와 직렬로 연결된 100kΩ 의 고정 값 저항기로 구성됩니다 . 와이퍼가 0 위치에 있도록 전위차계를 조정하면 R B = 100kΩ (0 + 100kΩ)이고, 최대 위치와 반대 방향으로 조정하면 R B = 147kΩ (47kΩ + 100kΩ)입니다.

따라서 이전 공식을 사용하면 전위차계를 사용하여 555의 출력 주파수를 약 46Hz ~ 65Hz로 조정할 수 있으며 AC 주 전원 공급 장치에서 볼 수 있는 필수 50Hz 또는 60Hz 출력 주파수를 제공할 수 있습니다.

555 핀 3의 구형파 출력 주파수는 전류 제한 저항 R1을 통해 두 개의 상보형 트랜지스터 베이스에 공급됩니다. 출력이 HIGH(전류 소스)일 때 NPN 트랜지스터는 전도되고 PNP 트랜지스터는 꺼지며, 출력이 LOW(전류 싱크)일 때 PNP 트랜지스터는 전도되고 NPN 트랜지스터는 꺼집니다. 따라서 구형파 출력 신호가 HIGH와 LOW 사이를 번갈아 가며 상보 쌍이 되므로 하나 또는 다른 트랜지스터를 전환합니다.

트랜지스터 TR 1 및 TR 2 는 각각 TIP41, 2N2222 및 TIP42, 2N2907과 같은 합리적인 보완 NPN 및 PNP 트랜지스터이거나 각각 NPN TIP140, TIP3055 및 PNP TIP145, TIP2955와 같은 일치하는 Darlington 쌍일 수 있습니다. 출력 트랜지스터 선택은 변압기 1차 권선의 전압 및 전류 정격에 따라 다르지만 이상적으로는 VA 정격이 낮아야 합니다.

TR 1 과 TR 2 의 보완적 출력단은 1차 권선과 2차 권선의 비율이 원하는 출력 전압을 생성하는 소형 변압기의 1차 권선을 구동하는 데 사용됩니다. 그러나 트랜지스터 스테이지에서 직접 변압기 1차에 전원을 공급하는 경우 변압기 2차 권선의 출력 파형은 구형파의 출력 파형이 됩니다. 따라서 DC-AC 인버터를 구축할 때 핀 3의 555 타이머 구형파 출력을 변압기 2차 권선의 정현파 파형으로 변환하는 방법이 필요합니다.

트랜지스터 스테이지와 1차 권선 사이에 연결된 RLC 필터 회로는 필요한 출력 주파수에 맞춰 조정된 RLC 공진 회로 역할을 합니다. 그러나 전위차계를 사용하여 46Hz에서 65Hz 사이에서 출력 주파수를 조정할 수 있으므로 RLC 공진 회로의 공진 주파수는 50Hz 또는 60Hz 주파수에 대해 정확하지 않지만 그 사이의 값을 계산할 수 있습니다.

표준 우선 구성 요소 값을 사용하여 저항기 R 2 , 인덕터 L 1 및 커패시터 C 3 의 필터 네트워크는 약 52Hz로 조정된 RLC 공진 회로를 생성합니다. 변압기의 1차 권선은 커패시터를 통해 연결되어 변압기 권선비에 의해 결정되는 필수 전압에서 2차 권선에 합리적인 정현파 파형을 생성합니다.

그런 다음 555 타이머를 사용하여 출력 와트 정격이 있는 단일 12V DC 공급 장치에서 필요한 AC 출력 전압 및 주파수(예: 60Hz에서 120V 또는 50Hz에서 240V)에서 매우 기본적인 DC-AC 인버터를 생성할 수 있습니다. 사용되는 출력 트랜지스터 스테이지와 트랜스포머에 따라 다릅니다.