Умножители на напрежението

Напрежение мултипликатори са веригите, където можем да получите много високо постоянно напрежение от електрическата ниско напрежение, а напрежението мултипликатор верига генерира напрежение в кратно на връх на входното напрежение на AC, като в случай че върховото напрежение на AC напрежение е 5 волта, ще получите 15 волта DC на изхода, в случай на напрежение Tripler верига. Мултицетът отчита само RMS (коренно средно напрежение) стойност на променливото напрежение, трябва да умножим RMS стойността до 1,414 (корен 2), за да получим пиковата стойност.

Обикновено трансформаторите са там, за да увеличат напрежението, но понякога трансформаторите не са осъществими поради техния размер и цена. Схемите за умножител на напрежение могат да бъдат изградени с помощта на няколко диода и кондензатори, поради което те са евтини и много ефективни в сравнение с трансформаторите. Схемите за умножител на напрежение са доста подобни на токоизправителните вериги, които се използват за преобразуване на променлив ток в постоянен, но схемите за умножител на напрежение не само преобразуват променлив ток в постоянен, но също така могат да генерират много ВИСОКО постояннотоково напрежение.

Тези схеми са много полезни там, където трябва да се генерира високо постояннотоково напрежение с ниско променливо напрежение и се изисква нисък ток, като в микровълнови печки, CRT (катодни лъчи) монитори в телевизора и компютрите. CRT мониторът изисква високо DC напрежение с нисък ток.

Двойник за напрежение с пълна вълна

Както подсказва името, входното напрежение се удвоява през тази верига. Операцията е удвоител на напрежение с пълна вълна е много проста:

По време на положителния полуцикъл на синусоидалната вълна на променлив ток, диод D1 се пристрасти напред, а D2 се обърна, така че кондензаторът C1 се зарежда през D1 до пиковата стойност на синусоида (Vpeak). И по време на отрицателния полуцикъл на синусоида, D2 е пристрастен напред и D1 е почитан, така че кондензаторът C2 получава заряд през D2, до Vpeak.

Сега и двата кондензатора се зареждат към Vpeak, така че получаваме 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak), през C1 и C2, без свързан товар. Той е кръстен на изправителя с пълна вълна.

Удвояваща верига с половин вълна

По-рано създадохме и верига за удвояване на напрежение, с 555 таймер в режим на регулиране и източник на постоянен ток. Този път използваме 220v AC и 9-0-9 трансформатор, за да отстъпим 220v AC, за да можем да демонстрираме множителя на напрежението на макет.

По време на първия положителен полуцикъл на синусоидалната вълна (AC), диод D1 се пристрасти напред и кондензаторът C1 се зарежда през D1. Кондензаторът C1 се зарежда до пиковото напрежение на променлив ток, т.е. Vpeak.

По време на отрицателния полуцикъл на синусоида, диодът D2 провежда и D1 се отклонява обратно. D1 блокира разреждането на кондензатора C1. Сега кондензаторът C2 се зарежда с комбинираното напрежение на кондензатора C1 (Vpeak) и отрицателния пик на променливото напрежение, което също е Vpeak. Така че кондензаторът C2 се зарежда до 2Vpeak volt. Следователно напрежението на кондензатора C2 е два пъти Vpeak на AC.

В следващия положителен цикъл кондензаторът С2 се разрежда в товара, ако товарът е свързан и се зарежда през следващия цикъл. Така че можем да видим, че той се зарежда в един цикъл и се разрежда в следващия цикъл, така че честотата на пулсациите е равна на честотата на входния сигнал, т.е. 50 Hz (AC мрежа).

Тръпна верига за напрежение

За да изградим верига Tripler на напрежение, просто трябва да добавим още 1 диод и кондензатор към горната верига Doublef Voltage Doubler съгласно схемата по-долу.

Както видяхме в удвояващата верига на напрежение, при първия положителен половин цикъл кондензаторът C1 се зарежда към Vpeak и и кондензаторът C2 се зарежда до 2Vpeak в отрицателния полуцикъл.

Сега по време на втория положителен половин цикъл диодите D1 и D3 провеждат и D2 получават обратна пристрастност. По този начин кондензаторът C2 зарежда кондензатора C3 до същото напрежение като него, което е 2 Vpeak.

Сега кондензаторът C1 и C3 са последователно и напрежението в C1 е Vpeak, а напрежението в C3 е 2 Vpeak, така че напрежението в последователната връзка на C1 и C3 е Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak и получаваме тройно напрежение на входа Vpeak волт.

Четирикратна схема на напрежение

Тъй като сме изградили верига Tripler за напрежение чрез добавяне на един диод и кондензатор в удвоител верига Half wave Voltage, отново трябва просто да добавим още един диод и кондензатор към веригата Tripler Voltage, за да изградим веригата за напрежение Quadruple (4 пъти входното напрежение).

Видяхме във веригата Tripler на напрежение, че кондензаторът C1 се зарежда към Vpeak през първия положителен полуцикъл, C2 се зарежда до 2Vpeak при отрицателен полуцикъл и C3 също се зарежда до 2Vpeak през втория положителен полуцикъл

По време на втория отрицателен полуцикъл диодите D2 и D4 провеждат и кондензаторът C4 се зарежда към 2Vpeak, от кондензатора C3, който също е на 2 Vpeak. И получаваме четири пъти Vpeak (4Vpeak) през кондензатора C2 и C4, тъй като и двата кондензатора са на 2 Vpeak.

В схемите за умножител на напрежение на практика напрежението не е точно кратно на пиковото напрежение, полученото напрежение е по-малко от кратните поради някакъв спад на напрежението в диодите, така че полученото напрежение ще бъде:

Vout = множител * Vpeak - напрежението пада на диодите

Недостатък на този вид мултипликаторни схеми е честотата с висока пулсация и е много трудно да се изглади изхода, въпреки че използването на голямата стойност на кондензаторите може да помогне за намаляване на вълните. И предимството на веригата е, че можем да генерираме много високо напрежение от източник на захранване с ниско напрежение.

Можем да генерираме много по-високо напрежение и можем да получим 5 пъти, 6 пъти, 7 пъти и повече, напрежението на пиковото променливо напрежение, като добавим още диоди и кондензатори. Също така можем да генерираме високо отрицателно напрежение, като просто обърнем полярността на диодите и кондензаторите в тази схема. Теоретично можем да умножим напрежението безкрайно, но на практика това не е възможно поради капацитета на кондензаторите, ниския ток, силното вълнение и много други фактори.

Видео:

Бележки:

• Напрежението няма да се умножи моментално, но ще се увеличи бавно и след известно време ще се настрои на Три пъти входното напрежение.
• Номиналното напрежение на кондензаторите трябва да бъде поне два пъти по-голямо от входното напрежение.
• Изходното напрежение не е точно входното напрежение на кратното пиково ниво, то ще бъде по-малко от входното напрежение.