555 Entegresi ile Voltaj Katlama Devresi Yapımı

Bu yazımızda 555 Entegresi, Diyotlar ve Kapasitörler kullanarak Voltaj Katlama Devresi yapımına bakacağız. Bu devre, 5V ile 15V arasında herhangi bir yerde DC voltajı alır ve çıkışta iki kat giriş voltajı üretir. Örneğin giriş voltajı 12V ise bu devrenin çıkışındaki voltaj yaklaşık 24V olacaktır.

Gerekli Malzemeler

• 555 Zamanlayıcı Entegresi
• Diyotlar: 2 x (1N4004 / 1N4148)
• Kondansatörler: 2 x 22uF, 1 x 1nF (102 veya 0.001uF olarak etiketlenmiştir)
• 33K Direnç
• Breadboard
• Birkaç Breadboard Konnektörü
• (5-15)V Güç Kaynağı

Devre Şeması

Devrenin Yapısı ve Çalışması

Pozitif ray, güç kaynağının (+) noktasıdır. Aynı şekilde Negatif ray, güç kaynağının (-) veya 0V’sidir.
Diyot, akımın yalnızca bir yönde akmasına izin verir. Daha spesifik olarak, akımın yalnızca diyotun p-terminalindeki voltaj, n-terminalindeki voltajdan belirli bir değerde (öngerilim voltajı ~ 0.7V olarak adlandırılır) daha fazla olduğunda akımın akmasına izin verir.
1nF kapasitör ve 33K direnç ile birlikte 555 zamanlayıcı entegre, çıkışında, yani Pin-3’te bir kare dalga üretir. Kare dalga, sinyalin sürekli olarak pozitif voltaj ve negatif voltaj arasında değiştiği anlamına gelir. Örneğin, giriş güç kaynağı 6V ise, 555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışındaki voltaj bir süre 0V olacaktır, sonra değişip bir süre 6V’da kalacaktır, tekrar 0V’a dönecektir ve bu böyle devam edecektir.

Şimdi, negatif terminali 555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışına bağlı ve pozitif terminali bir diyot aracılığıyla pozitif raya bağlı olan 22 uF’lik bir kondansatör ekledik. Bu düzenlemenin arkasındaki mantık şudur:

555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışı 0V’de (negatif voltaj) olduğunda, 22uF kapasitör diyot üzerinden şarj olur. Bu kapasitörün yüklendiği voltaj, yaklaşık olarak güç kaynağının pozitif voltajına eşit olan, diyotun ileri besleme voltajının min besleme voltajına eşittir.

555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışı pozitif voltajdayken, 22uF kapasitör üzerindeki voltaj, 555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışından gelen voltajla seri olacaktır.

Seri bağlı iki voltaj kaynağı toplanacağı için, 22uF kapasitörün diğer ucundaki voltaj, 555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışındaki voltaj + kapasitör üzerindeki voltaja eşit olacaktır. Ve 555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışındaki voltajın yanı sıra 22uF kapasitör üzerindeki voltaj, güç kaynağının pozitif voltajına eşit olduğundan, son voltaj giriş voltajının iki katı olacaktır. Ayrıca diyotun n-bağlantısındaki voltaj p-bağlantısındaki voltajdan daha fazla olduğu için, pozitif besleme rayına hiçbir akım geri akmaz.

Yani şimdiye kadar giriş voltajının yaklaşık iki katı olan bir voltajımız var. Akımın çıkış yükünden kapasitöre geri akmasını önlemek için başka bir p-n diyot eklenir. Sonunda, çıkışı yumuşatmak için 22 uF’lik bir kapasitör bağlanır.

Yukarıdaki kapasitör ve diyot düzenlemeleri, kapasitör şarj pompası olarak adlandırılır.

Diğer İyileştirmeler

Çok daha yüksek voltajlar üretmek için 555 zamanlayıcı entegre’nin çıkışındaki diyot-kapasitör düzenlemesini kademelendirebiliriz. Ortaya çıkan devreye voltaj çarpan devresi denir. Çıkış voltajı olarak belirli bir kez giriş voltajı verir. Çıkış voltajının giriş voltajından büyük olduğu faktör, kullanılan kapasitör+diyot şarj pompası bloklarının kademe sayısı ile belirlenir.

Uygulamalar

• Gerilim Katlayıcılar, binlerce mertebesinde gerilimlerin gerekli olduğu ve transformatör kullanımının pratik olmadığı mikrodalga fırınlarda kullanılır.
• Katot ışınlı tüplerde güçlü elektrik alanları oluşturan voltajlar üretmek için kullanılırlar.
• Alçak gerilim kaynaklarıyla beslenen devrelerde kullanılır