Chiedo lumi sul circuito detto "voltage doubler", penso in italiano sia "raddoppiatore di voltaggio".
Se non ho capito male richiede un segnale AC in ingresso ed è formato da un condensatore e da 2 diodi che restituiscono una tensione CC in uscita con voltaggio doppio del picco positivo AC.
Vediamo se ho capito come funziona:
una tensione alternata è fornita sui 2 diodi in serie.
la stessa tensione è fornita sul C
con cresta positiva, la tensione AC passa solo sul diodo in alto e carica il condensatore
con cresta negativa, la tensione passa dal diodo inferiore fornendo il riferimento negativo al segnale in CC
contemporaneamente il condensatore si scarica "riempiendo" il segnale vuoto
Chiedo: come fa a raddoppiare il voltaggio? Mi par di capire che sia una specie di switching "alla buona" per non capisco come.
Inoltre, vedo in giro che viene spesso usato un NE555 accoppiato a questo raddoppiatore di voltaggio:
Immagino funzioni con la tecnica della "pompa di Dickson", come descritto qui:
In questo caso però in ingresso c'è un segnale CC e non AC. Il segnale di clock generato dal 555 dovrebbe funzionare per attivare/disattivare il raddoppiatore, sostituendo quindi l'onda sinusoidale del segnale in AC dai fronti alto/basso dell'onda quadra del timer, giusto?
EDIT:
Forse ho capito come fa a raddoppiare il voltaggio leggendo qui: http://www.play-hookey.com/ac_theory/ps_v_multipliers.html
La tensione altro non è che la differenza di potenziale fra 2 punti. Se io misuro la differenza fra l'uscita superiore del primo circuito, che porta la tensione del picco più alto della cresta positiva del segnale AC, e l'uscita inferiore che porta la tensione del picco più basso della cresta negativa, otterrò una differenza pari alla differenza tra i 2 picchi. Difatti un segnale AC da 20V, esempio, ha 2 fronti: +20V sul fronte alto e -20V sul fronte basso, quindi la differenza fra i 2 picchi è di 40V. Se prendo come riferimento per lo 0 il fronte a -20V, il riferimento per il positivo in CC diverrà 20-(-20)=40V, cioè il doppio del segnale AC in ingresso.
praticamente il primo condensatore (in combinazione coi diodi) fa da traslatore di livello. In pratica la tua sorgente AC va da -Vcc a +Vcc se la trasli in ordinata di +Vcc cosa succede? va da 0 a +2Vcc.
Il secondo condensatore accumula la carica e la livella. Usando un'alimentazione alternata il valore della tensione continua che ricavi oltre a moltiplicarlo x2 lo vedi moltiplicare anche per 1.41 (radice di 2).
OK. Allora era come avevo immaginato e scritto nell'edit del mio post.
Il secondo condensatore accumula la carica e la livella. Usando un'alimentazione alternata il valore della tensione continua che ricavi oltre a moltiplicarlo x2 lo vedi moltiplicare anche per 1.41 (radice di 2).
Quindi con Vac=15V ad esempio otterrei un Vcc=42.3V? Questa parte non l'ho capita: il contributo del secondo condensatore si somma al contributo del primo?
il secondo condensatore è il classico filtro che metti su qualsiasi alimentatore.
Moltiplichi per 1.41 perchè i "dati di targa" del tuo trasformatore saranno scritti sicuramente in valore efficace. in realtà il tuo trasformatore da 15V avrà la tensione di picco a 21V (15V*1.41) per quello devi moltiplicare per 1.41 quando passi da sinusoidale a continua, perchè il secondo condensatore livella la tesione partendo dalla tensione di picco.
Poi magari se ha parecchio ripple (pende tra una semionda e l'altra) l'effetto che uno misura è minore di quel *1.41
Magari perchè negli esempi che si trovano, indicano già la tensione di picco, quindi saltano la parte della tensione efficace
Comunque come dice brainconfusion bisogna anche sottrarre la tensione di soglia dei diodi.
Per quanto riguarda il NE555, non saprei, ho dato un occhio in rete e ho visto che lo stesso circuito lo si può usare anche con l'alimentazione in continua. Però se ci fai caso i collegamenti sono leggermente diversi, ad esempio uno dei diodi è collegato a +Vcc continua, e il primo condensatore all'uscita del NE555 che molto probabilmente sarà un'onda quadra. Pensa a sostituire il NE555 con Arduino...o era questo a cui stavi già pensado?
Esattamente, gli schemi con l'NE555 che si trovano in rete sono tutti basati su alimentazione CC: in pratica prendono una tensione in CC e la raddoppiano usando pochissimi componenti.
L'idea comunque era quella: usare un timer interno di un micro (anche unAttiny85, ad esempio), da usare al posto dell'NE555 per generare un'onda quadra per pilotare il raddoppiatore.
Lo leggerò con interesse, sono curioso di poter mettere in pratica un qualcosa del genere. Sarebbe comodo poter pilotare un circuito con tensione a 2V4 tramite una singola pila ricaricabile da 1V2.
Ciao ragazzi, la Maxim produce tutta una serie di integrati che hanno la funzione di raddoppio o conversione di una tensione, ad esempio in un mio progetto che era alimentato a 5 V (USB) utilizzavo degli operazionali che richiedevano anche una tensione di -5V generata da un MAX660.
Il MAX660 ( DIP 8 ) è in grado di convertire una tensione in ingresso ( da 1,5 V a 5 V ) in una tensione negativa o di raddoppiarla utilizzando solo 2 condensatori.
Ma il MAX660 costa 7,58€+IVA+S.S. da RS..... mentre un Tiny85 con 2 C e 2 D un terzo. In più il Tiny85 posso usarlo anche per fare altro. era carina l'idea appunto di riadattare un circuito basato sull'NE555 usando i micro perché con esso potevo anche gestire il circuitino, mentre col MAX660 dovrei usare 2 micro.
non puoi fare 2,4 V da un accumulatore da 1,2 V perché il circuito oscillante deve funzionare con i 1,2V. Oltre questo la perdita di tensione sui diodi sarebbe altissima ripetto la tensione di alimentazione e non credo che arrivi sopra i 1,6V di tensione di uscita. Potresti ovviare questo mettendo piú elementi diodi/condensatori in serie (come si faceva nelle TV con i moltiplicatori di tensione dopo il trasformatore AT). Un ATtiny funziona con tensioni sosí basse (1,2V)?
la corrente che ottieni é bassa, qualche mA.
altre considerazioni.
Una circuito charge pump carica un condensatore con la tensione di alimentazone e scarica quello collegandolo diversamente (in serie alla tensione di aliemntazione) su un secondo. Cosí ottiene la tensione doppia.
Se vuoi usare un unico accumulatore devi usare dei integrati per alimentatori switching costruiti per questo scopo. Non so darti una sigla.
leo72:
Ma il MAX660 costa 7,58€+IVA+S.S. da RS..... mentre un Tiny85 con 2 C e 2 D un terzo. In più il Tiny85 posso usarlo anche per fare altro. era carina l'idea appunto di riadattare un circuito basato sull'NE555 usando i micro perché con esso potevo anche gestire il circuitino, mentre col MAX660 dovrei usare 2 micro.
sottolineo che il principale problema di queste configurazioni sono la bassa corrente.
usando piu' celle si crea quello che viene chiamato Cascade
nella pratica e' usato per creare l'alta tensione sui tubi catodici, sia tv sia sistemi medicali.
Se vuoi analizzare un'applicazione pratica cerca qualche progettino di ionizzatori d'aria. vengono usati per creare l'alta tensione sullo spillo.
non puoi fare 2,4 V da un accumulatore da 1,2 V perché il circuito oscillante deve funzionare con i 1,2V. Oltre questo la perdita di tensione sui diodi sarebbe altissima ripetto la tensione di alimentazione e non credo che arrivi sopra i 1,6V di tensione di uscita. Potresti ovviare questo mettendo piú elementi diodi/condensatori in serie (come si faceva nelle TV con i moltiplicatori di tensione dopo il trasformatore AT). Un ATtiny funziona con tensioni sosí basse (1,2V)?
Esistono i Tiny85V che sono progettati per lavorare a max 10 MHz e con tensione minima di 1V8. Da una pila non ricaricabile, quindi un'alcalina da 1V5, riuscirei però ad ottenere almeno 1V8, no?
la corrente che ottieni é bassa, qualche mA.
In uno dei link postati leggevo che i raddoppiatori di tensione forniscono una corrente che è la metà di quella d'entrata: se fosse vero, da una pila AAA da 1V5 almeno 100 mA riuscirei a tirarceli fuori, no?
altre considerazioni.
Una circuito charge pump carica un condensatore con la tensione di alimentazone e scarica quello collegandolo diversamente (in serie alla tensione di aliemntazione) su un secondo. Cosí ottiene la tensione doppia.
Se vuoi usare un unico accumulatore devi usare dei integrati per alimentatori switching costruiti per questo scopo. Non so darti una sigla.
Ciao Uwe
Quindi il circuito "minimo" è proprio il classico 2C+2D, 2 condensatori più 2 diodi anche nel caso di CC? Se è così, oggi provo a vedere cosa ottengo. Da un foglio di calcolo che ho scaricato ho potuto calcolare che il guadagno di questo circuito è proporzionale alla frequenza del segnale di attivazione del diodo. Stando sopra ai 200 KHz, secondo quel foglio, si otterrebbero guadagni superiori al 90% quindi da 1 pila da 1V5 almeno 2V dovrei ottenerli. Penso...
@Testato:
sì, ho letto infatti che la tecnica del charge pump è stata inventata da uno svizzero all'inizio del 20° secolo perché aveva bisogno di una tensione intorno ai 200/300V per pilotare un qualcosa che aveva a che fare proprio con l'ionizzazione (non ricordo) ma a Ginevra era distribuita corrente elettrica a 110V.
Leo, non so se poi hai comprato l'Handbook di Nuova Elettronica, lì c'erano dei circuiti molto semplici D-C in cascata che a partire da una frequenza sinusoidale davano in uscita una tensione raddoppiata o addirittura triplicata.
Un giorno ho fatto delle prove per divertimento, il circuito funziona, ma è estremamente critico, tanto per cominciare è decisamente preferibile montare già tutto su millefori, i pin lunghi dei D e dei C, sommati ai fili jumper non aiutano per niente lo schema a funzionare.
Non dico altro sul resto della discussione perché sinceramente non l'ho seguita.
Oggi è giorno di festa, dopo un travaglio di ben 6 giorni è finalmente venuto alla luce l'HV, perfettamente funzionante; ora finalmente mi posso dedicare al software. La notizia non è OT in quanto l'ho collegata al fatto che il mio schema prevede uno step-up 5V->12V, quindi, in qualche modo, la cosa è collegata; non ci crederai ma i miei esperimenti li feci proprio quando costruii il primo HV su millefori perché volevo tirarmi fuori la 12V in modo semplice, poi ho rinunciato in favore di un ben più efficace MC33063AP1 della Motorola.
Ciao.
dopo una telefonata ci siamo chiariti. @Leo
Non puoi usare il ATtiny come ocillatore per caricare i condensatore perché deve funzionare con la tensione della pila, non con quella duplicata. Devi usare un altro oscillatore a 1,2V per produrrti la tensione con la quale funziona il ATtiny.
Ciao Uwe
@Uwe:
dopo chiarimenti telefonici, ho capito il limite di ciò che voglio fare io... :*
Pilotare con una pila da 1V2 un Tiny85 che mi generi un segnale di clock da usare per attivare il raddoppiatore di frequenza che mi generi una tensione di 2V4 con cui alimentare il Tiny85 non credo sia possibile! Ancora i miracoli i Tiny non riescono a farli
Quindi devo usare almeno 2 pile da 1V2 per avere una tensione da 2V4 con cui alimentare i Tiny85 ma a questo punto il raddoppiatore di tensione non serve più.
@Mike:
anch'io ho già fatto degli esperimenti con dei chip switching DIP8 (LT1117), volevo però vedere se riuscivo a trovare un circuito più facile da realizzare e più economico.
Il tuo problema non puoi risolverlo con un voltage doubler, ti serve uno switching step up un grado di lavorare con basse tensioni in ingresso.
La soluzione si chiama MCP1623 di Microchip, costa meno di un NE555, è specifico per alimentare un micro tramite una singola cella NiMh o alcalina, è in grado di generare una tensione out fino a 5.5V, valore tipico 3.3V, ed erogare fino a 175 mA.
