Spannung verdoppeln mit NE555

Mit dieser Schaltung kann man mit dem NE555 den Wert der Betriebsspannung +VCC ungefähr verdoppeln. Diese Schaltung ist aber nicht für einen konkreten Anwendungsfall dimensioniert, sondern stellt nur ein Beispiel bzw. ein Konzept dar, wie man eine Spannungsverdoppelung mit einem NE555 realisieren kann.

Die Ausgangsspannung an Messpunkt (MP) entspricht ca. 2 x VCC, abzüglich der an den Dioden abfallenden Spannung von zweimal 0,6 bis 0,7 Volt (zusammen 1,2 bis 1,4 Volt). Je nach Dioden-Typ kann es etwas mehr oder weniger sein.

Der Ausgangsstrom der Schaltung liegt im Milliampere-Bereich. Diese NE555-Schaltung eignet sich also nicht dazu, um eine nachfolgende Schaltung mit Strom zu versorgen. Es ist nur eine Schaltung, um eine Spannung zu verdoppeln. Denkbar wäre der Bedarf einer Referenzspannung oder weil man die Funktionsweise einer Ladungspumpe verstehen und damit experimentieren will.

TEXTG

Liste

• IC1: Timer NE555
• R1: Metallfilm-Widerstand, 10 kOhm (Braun-Schwarz-Schwarz-Rot)
• C1: Elektrolyt-Kondensator, 1 µF
• C2: Elektrolyt-Kondensator, 100 µF
• C3: Elektrolyt-Kondensator, 100 µF
• D1: Diode, 1N4007, 1N4148, BAT42 oder vergleichbar
• D2: Diode, 1N4007, 1N4148, BAT42 oder vergleichbar

Wichtig: Bitte beim Aufbau auf die Polung der Elektrolyt-Kondensatoren achten. Besonders bei C2 und C3.

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• NE555 (IC)
• Widerstand
• Diode
• Elektrolyt-Kondensator (Elko)
• Mini-Voltmeter
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

1. Messe die Spannung mit einem Messgeräte oder Mini-Voltmeter an +VCC.
2. Berechne die voraussichtliche Spannung an Messpunkt (MP): +VCC x 2 abzüglich 1,3 Volt
3. Messe nach der Berechnung die Spannung an Messpunkt (MP).

Mit einem Messgerät wird das Ergebnis so ungefähr stimmen. Mit einem Mini-Voltmeter eher nicht. Das liegt daran, weil das Mini-Voltmeter die Spannung nicht korrekt misst und durch die Multiplikation von 2 noch ungenauer wird. Unabhängig vom Messgerät sollte die Spannung am Messpunkt größer sein als +VCC.

Wie funktioniert diese NE555-Schaltung eigentlich?

Leider lässt sich die Funktionsweise dieser Schaltung mit dem NE555 nicht mit einem einfachen Experiment ergründen. Es müssen schon ein paar erklärende Worte sein.

Zum leichteren Verständnis empfiehlt es sich, sich klar zu machen, dass diese Schaltung aus zwei Teilen besteht. Wir haben hier eine astabile Kippstufe und eine Ladungspumpe.

1. Astabile Kippstufe: Der linke Teil der Schaltung mit dem NE555 ist ein einfacher Rechteckgenerator. Das erkennt man an der für eine astabile Kippstufe typische Beschaltung des NE555. Aber, hier wird nur der normale Ausgang (Pin 3) und nicht der Discharge (Pin 7) verwendet.
2. Ladungspumpe: Der zweite Teil der Schaltung, rechts vom NE555, ist eine sogenannte Ladungspumpe. Die Ladungspumpe besteht aus den zwei Elektrolyt-Kondensatoren und zwei Dioden.

Was passiert hier? Die beiden Kondensatoren laden sich mit jedem Rechteckimpuls der astabilen Kippstufe weiter auf. Die elektrische Ladung in den Kondensatoren wird mit jedem Impuls auf ein höheres Potential „gepumpt“, bis sie einen Endzustand erreicht haben. Im Prinzip wird durch diese Schaltung die Rechteckspannung auf die Betriebsspannung aufaddiert, weshalb man von einer Verdoppelung ausgeht. Abzüglich der abfallenden Spannung an den Dioden natürlich. Durch die beiden Dioden wird verhindert, dass sich die Kondensatoren über den Rechteckgenerator wieder entladen.