Простой удвоитель напряжения

Этот материал был опубликован в [1]. Как отмечается в статье, в настоящее время все шире используется батарейное питание электронных устройств. Этому способствует миниатюризация радиокомпонентов и снижение энергопотребления. Снижается и необходимое напряжение питания. Если ранее для устройств требовалось, например, 9 В, то в настоящее время преимущественно используется 4,5 В или даже 3 В. Такое напряжение обеспечат два пальчиковых гальванических элемента. В том случае, когда для конкретного устройства требуется более высокое напряжение питания, а по ряду причин одновременно желательно не увеличивать количество питающих устройство элементов питания, целесообразно использовать электронный повышающий преобразователь напряжения.

Промышленность выпускает достаточно много специализированных микросхем для этих целей, но большинство из них еще относительно дороги или дефицитны.

В [ 1 ] приведена схема простого удвоителя напряжения с небольшой выходной мощностью. Его коэффициент полезного действия доходит до 80…90%. Схема преобразователя напряжения показана на 1.

Задающий генератор — мультивибратор выполнен на широко распространенной в практике микросхеме серии 555. В зависимости от производителя перед цифрами серии указано несколько букв. Например, в [1 ] указана микросхема ЫЕ555.

Частота автоколебаний мультивибратора около 10 кГц. Его выходное напряжение управляет состоянием транзисторного ключа Т1. Так, при высоком потенциале напряжения на выходе OUT мультивибратора (вывод 3 ICI) через резистор R3 будет открыт транзистор Т1. При этом конденсатор С2 заряжается через диоды D2 и D1 от источника питания схемы.

При очень маленьком (практически нулевом) напряжении на выводе 3 ICI транзистор Т1 запирается. Это приведет к отпиранию транзистора Т2 током базы через резистор R5. Отрицательный вывод оксидного конденсатора С2 через транзистор Т2 соединяется с положительным полюсом источника питания +NAP. Через диод D3 от конденсатора С2 будет заряжаться конденсатор СЗ.

К сожалению, на диодах D2 и D3 происходит падение напряжения, которое несколько уменьшает выходное напряжение преобразователя, поэтому выходное напряжение схемы будет меньше, чем удвоенное напряжение источника питания. Если вместо указанных на схеме диодов типа 1 N407 (D1-D3) использовать, например, диоды Шотки, то потери напряжения на D2 и D3 уменьшатся почти вдвое.

В [1] приводится рисунок печатной платы устройства, но при размерах 50×28 мм она двухсторонняя. Изготовить такую плату в любительских условиях очень сложно, поэтому этот рисунок в настоящей статье не дублируется.

В заключение хотелось бы отметить, что в оригинале статьи [1] напряжение питания NAP не приведено, но подчеркивается, что максимальное напряжение питания микросхемы серии 555, как правило, не должно превышать 15 В. Выходной ток схемы (ток нагрузки) от нескольких миллиампер до нескольких десятков миллиампер.

Не следует забывать, что с увеличением потребляемого нагрузкой тока (выходного тока устройства) следует увеличить и емкость конденсаторов С2, СЗ.

В заключение хотелось бы отметить, что данная схема заинтересовала автора этих строк в первую очередь способом управления транзистором Т2 [1], при котором эмиттер транзистора имеет связь с отрицательным полюсом источника питания через конденсатор С2, т.е. гальванической связи нет. Кроме того, интересно было бы посмотреть осциллографом форму напряжения на конденсаторе С2 с точки зрения изменения его полярности, если таковая имеется. Весьма интересно, если схема работает. Но об этом будут судить читатели.