Diagram Rangkaian Pengganda Tegangan Dasar menggunakan IC Timer 555

Bagaimana Cara Membuat Rangkaian Pengganda Tegangan Dasar?

Seperti yang disarankan oleh nama artikelnya, hari ini artikel ini membantu merancang rangkaian yang pada keluarannya memberikan tegangan dua kali lipat dari tegangan yang diterapkan pada masukannya. Misalnya, memasok input 10V ke rangkaian pengganda tegangan akan memberikan 20V pada outputnya.

Ini adalah salah satu dari banyak sirkuit yang tersedia untuk konversi tegangan, tetapi ini adalah cara yang murah dan lebih efisien untuk menggandakan tegangan dibandingkan dengan menggunakan transformator yang besar dan terkadang tidak nyaman untuk aplikasi kecil.

Rangkaian ini menggunakan kapasitor untuk menyimpan energi, dan dalam beberapa bentuk rangkaian penyearah. Dioda switching umumnya dioda, yang membantu menurunkan biaya daripada menggunakan rekanan yang lebih mahal misalnya MOSFET, atau BJT.

Rangkaian pengganda tegangan adalah rangkaian dari keluarga rangkaian pengganda tegangan. Pada artikel ini, kita akan mempelajari cara membuat rangkaian pengganda tegangan menggunakan timer 555 beserta komponen penting lainnya beserta penjelasan singkatnya.

Proyek Terkait:

• Diagram Sirkuit Catu Daya Ganda – 230VAC hingga ±12VDC
• Bagaimana Cara Membuat Rangkaian Tripler Tegangan?
• Rangkaian Konverter 12V ke 5V

Diagram Sirkuit Pengganda Tegangan

Hubungkan komponen dengan benar dengan cara yang sama seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Komponen yang Diperlukan

1. IC Pewaktu 555
2. Dioda – 1N4007
3. Resistor – 10kΩ dan 33kΩ
4. Kapasitor – 22μF dan 0,01μF
5. Sebuah catu daya

IC Pewaktu 555

IC timer 555 adalah sirkuit terintegrasi yang digunakan dalam berbagai aplikasi waktu, pembangkitan pulsa, dan osilator. Diperkenalkan pada tahun 1972, IC Timer 555 masih digunakan secara luas karena harga dan stabilitasnya yang sangat rendah. Diagram pin IC Timer 555 diberikan di bawah ini:

IC Pewaktu 555
Nomor pin	Nama Pin	Tujuan
1	GND	Tegangan referensi arde
2	TRIG	Mengontrol keluaran
3	KELUAR	Didorong ke ~1.7V di bawah VCC atau ke tanah
4	SETEL ULANG	Setel ulang interval waktu
5	CTRL	Menyediakan akses ke pembagi tegangan internal
6	THR	Bertindak sebagai ambang batas kapan harus menghentikan interval waktu
7	DIS	Buka keluaran kolektor untuk melepaskan kapasitor
8	VCC	Tegangan suplai positif

Ada tiga mode operasi IC Timer, yaitu mode bistable, monostable, dan astabil.

• Dalam mode bistable, rangkaian menghasilkan sinyal keadaan 2-stabil yang berada dalam keadaan rendah dan tinggi. Sinyal output dari sinyal status rendah dan tinggi dikendalikan dengan mengatur ulang dan mengaktifkan pin input.
• Dalam mode monostabil, rangkaian hanya menghasilkan satu pulsa ketika timer mendapat indikasi dari input tombol pemicu.
• Dalam mode astabil, rangkaian IC menghasilkan pulsa kontinu dengan frekuensi yang tepat berdasarkan nilai dua resistor dan kapasitor yang terhubung di rangkaian eksternal.

Proyek Terkait:

• Diagram dan Operasi Saklar Lampu Kamar Mandi Otomatis
• Bel Pintu Otomatis dengan Deteksi Objek Oleh Arduino

Dioda 1N4007

1N4007 adalah dioda penyearah sambungan PN. Jenis dioda ini hanya memungkinkan aliran arus listrik dalam satu arah. 1N4007 memiliki aplikasi kehidupan nyata yang berbeda, mis. aplikasi dioda free-wheeling, perbaikan catu daya tujuan umum, inverter, konverter, dll.

1N4007 Pinout Dioda
Nomor pin	Nama pin	Tagihan
1	Anoda	+Ve
2	Katoda	-Ve

Diagram di atas menunjukkan gambar simbolis dan sebenarnya dari 1N4007. Pemahaman tentang komponen apa pun dari rangkaian listrik sangat meningkat ketika karakteristik listrik perangkat itu diketahui.

1N4007 Karakteristik Listrik
Parameter	Nilai	Satuan
Tegangan maju pada 1,0 A	1.1	V
Arus mundur pada 25°C	5	μA
Total kapasitansi pada 1,0 MHz	15	pF
Arus balik beban penuh maksimum pada 75°	30	μA
Arus maju rata-rata yang diperbaiki	1	A
Tegangan balik berulang puncak	1000	V

Fitur dioda 1N4007 adalah sebagai berikut:

• Arus bocor rendah
• Turun tegangan maju rendah
• Kemampuan lonjakan maju yang tinggi

Proyek Terkait:

• Cara Membuat Rangkaian Flashing LED Sederhana menggunakan IC Timer 555
• Desain PCB Rangkaian Flasher LED menggunakan Timer 555.

Dioda ini memiliki banyak aplikasi kehidupan nyata dalam sistem Tertanam, beberapa aplikasi utama yang terkait dengan dioda tertentu diberikan di bawah ini:

1. Pengonversi
2. Untuk tujuan peralihan di sistem tertanam
3. Aplikasi dioda freewheeling
4. Inverter
5. Perbaikan catu daya secara umum
6. Untuk menghindari arus balik dan melindungi mikrokontroler seperti Arduino atau mikrokontroler PIC.

Kerja Rangkaian Pengganda Tegangan

Seperti yang terlihat pada diagram rangkaian, rangkaian bekerja dalam dua bagian yang saling melengkapi. Bagian pertama dari rangkaian, yang melibatkan penggunaan timer 555, digunakan dalam mode Astabil, untuk menghasilkan pulsa gelombang persegi.

Bagian kedua dari rangkaian adalah yang benar-benar menggandakan tegangan dan terdiri dari 2 kapasitor dan 2 dioda yang dihubungkan dengan cara yang ditunjukkan pada diagram rangkaian. 555-timer memiliki beberapa mode yang hari ini kami putuskan untuk menggunakan mode Multivibrator astabil.

Mode ini dapat digunakan untuk menghasilkan gelombang persegi kira-kira 2KHz menggunakan kombinasi dua resistor dan kapasitor. Dari rangkaian tersebut, kita dapat melihat bahwa ketika pin 3 dari IC timer memiliki output yang rendah, maka dioda D1 mendapat bias maju, yang akan mengisi kapasitor C3 melaluinya.

Karena kapasitor diisi langsung dari suplai, kapasitor juga akan diisi dengan tegangan yang sama dengan tegangan input. Ketika pulsa dari IC timer tinggi, pin 3 dari IC akan menunjukkan output tinggi. Ini akan membuat dioda D1 bias terbalik dan ini menghalangi pengisian kapasitor C3 yang sekarang telah diisi kira-kira tegangannya sama dengan tegangan suplai.

Ketika dioda D1 dibias terbalik, dioda D2 akan dibias maju dan ini akan mengisi kapasitor C4 melaluinya. Kapasitor C4 juga akan diisi dengan energi yang tersimpan dalam kapasitor C3. Sekarang kapasitor C4 memiliki tegangan dua kali lipat dari tegangan input karena diisi melalui dua jalur satu dari kapasitor C3 yang awalnya diisi ke tegangan suplai dan jalur lain langsung melalui suplai.

Secara teori, output dari rangkaian ini harus menghasilkan tegangan pada output yang sama dengan dua kali lipat tegangan pada input, tetapi pada kenyataannya pengisian dan pengosongan kapasitor bukanlah proses lossless, energi yang tersimpan dalam kapasitor tidak sepenuhnya ditransmisikan ke kapasitor lain, dan pengisian kapasitor juga tidak ideal.

Untuk percobaan yang dilakukan dengan tegangan input 5V, output dengan rangkaian adalah sekitar 8,7 hingga 8,8V, bukan 10V teoritis.

Proyek Terkait:

• Diagram Sirkuit Roulette LED menggunakan Timer 555 &Penghitung 4017
• Sirkuit Saklar Sentuh Sensitif Sederhana menggunakan Timer 555 &Transistor BC547

Kekurangan

Meskipun rangkaian adalah cara sederhana dan mudah untuk mengubah tegangan input menjadi dua kali lipat nilainya, ia memiliki kekurangannya sendiri. Mengetahui semua tentang keuntungan dan kerugian dari rangkaian sebelumnya akan memungkinkan kita untuk menganalisis hasil dengan benar. Kerugiannya tercantum di bawah ini.

1. Rangkaian adalah trik yang sangat berguna untuk menghasilkan tegangan yang lebih tinggi dari nilai yang rendah, tetapi rangkaian tersebut hanya dapat digunakan sehingga arus keluaran akan kurang dari 50mA. Artinya, ini hanya dapat mendorong aplikasi yang membutuhkan peringkat arus yang sangat rendah.
2. Karena keluaran melibatkan pengisian dan pengosongan kapasitor dan perangkat switching seperti dioda, keluaran rangkaian umumnya tidak stabil, sehingga IC regulator dapat digunakan untuk mengatur dan menghaluskan bentuk gelombang keluaran. Tetapi IC ini akan mengambil bagian arusnya sendiri, sehingga perhitungan dan penyesuaian yang relevan harus dilakukan agar rangkaian tidak berfungsi di atas batas aliran arus.

Proyek Terkait:

• Cara Membuat Rangkaian Flashing LED Sederhana menggunakan IC Timer 555
• Sirkuit Saklar Tepuk Menggunakan IC 555 Timer &Tanpa Timer

Kewaspadaan

Ada beberapa tindakan pencegahan yang harus diambil saat membuat dan bekerja dengan sirkuit. Itu tercantum di bawah ini.

1. Karena keterbatasan IC timer, tegangan input rangkaian tidak boleh lebih besar dari 12V dan kurang dari 3V, memilih tegangan antara 3 dan 12V akan memastikan kerja yang aman dan tidak ada kerusakan yang akan terjadi pada komponen.
2. Seperti dibahas di atas, kerja rangkaian tergantung pada pengisian dan pengosongan kapasitor, dan karenanya, rangkaian tidak akan memberikan output nilai yang diperlukan segera setelah rangkaian dicolokkan dengan tegangan suplai, tetapi perlu beberapa saat sebelum tegangan menjadi dua kali lipat dari tegangan input.
3. Arus beban tidak boleh melebihi nilai yang ditentukan yang bergantung pada rangkaian. Umumnya, arusnya sekitar 50 hingga 70mA.
4. Karena kapasitor C4 akan diisi untuk menggandakan tegangan suplai, peringkat tegangan kapasitor khusus ini harus setidaknya dua kali tegangan input, tidak seperti kapasitor lain yang peringkat tegangannya mungkin sama dengan setidaknya nilai tegangan suplai.
5. Seperti dibahas di atas, tegangan pada keluaran rangkaian bergantung pada pengisian dan pengosongan kapasitor. Waktu pengisian dan pengosongan kapasitor bervariasi tidak menentu, sehingga pengukuran yang tepat mungkin tidak sesuai dengan nilai teoritis. Ini semakin bertambah karena pengisian dan pengosongan kapasitor tidak hemat energi bukan proses yang terkunci energi. Artinya, energinya tidak tertransmisikan sepenuhnya dan mengakibatkan kerugian. Nilai keluaran rangkaian dengan tegangan masukan 5V akan berkisar antara 8,7V sedangkan nilai keluaran rangkaian dengan tegangan masukan 12V akan berkisar antara 18-20V.

Proyek Terkait:

• Proyek Elektronik Kontrol Lampu Lalu Lintas menggunakan IC 4017 &555 Timer
• Diagram Sirkuit Pengisi Daya Ponsel Sederhana – 5V dari 230V AC
• Sistem Kontrol Gerbang Kereta Api Otomatis – Sirkuit &Kode Sumber
• Sirkuit Sakelar Relai Elektronik – Sakelar Relai Saluran NPN, PNP, N &P
• Diagram Sirkuit Roulette LED menggunakan Timer 555 &Penghitung 4017
• Pemutus Sirkuit Elektronik – Skema dan Kerja
• Sistem Irigasi Cerdas – Diagram Sirkuit dan Kode
• Variabel Power Supply Menggunakan Arduino UNO – Rangkaian dan Kode
• Lampu Malam Otomatis Menggunakan Arduino
• Diagram Sirkuit Detektor Gerak Inframerah
• Sirkuit Sakelar Sensitif Sentuhan Sederhana