Princip činnosti multiplikátoru napětí

Abychom pochopili, jak funguje obvod, je lepší podívat se na práci takzvaného univerzálního zařízení. Zde počet stupňů není přesně specifikován a výstupní elektřina je určena podle vzorce: n * Uin = Uout, kde:

n je počet kaskád přítomných v obvodu;
Uin je napětí aplikované na vstup zařízení.

V počátečním okamžiku, kdy první okruh dorazí do obvodu, řekněme kladnou poloviční vlnu, dioda vstupní fáze ji předá ke svému kondenzátoru. Ten je účtován až do amplitudy příchozí elektrické energie. S druhou zápornou poloviční vlnou je první dioda uzavřena a polovodič druhého stupně ji uvolňuje do kondenzátoru, který je také nabitý. Navíc napětí prvního kondenzátoru, zapojeného do série s druhým kondenzátorem, je přidáno k poslednímu a na výstupu kaskády získáte dvojnásobek elektrické energie.

Při každé po sobě následující kaskádě se stane totéž - to je princip multiplikátoru napětí. A pokud se podíváte na postup do konce, ukáže se, že výstupní elektřina překračuje vstup neomezeně mnohokrát. Ale stejně jako v transformátoru, současná intenzita zde klesá se zvyšujícím se potenciálním rozdílem - zákon o zachování energie také funguje.

Konstrukce multiplikátoru

Celý okruh obvodu je sestaven z několika spojů. Jedním článkem násobiče napětí na kondenzátoru je usměrňovač polovodivého typu. K získání zařízení je nutné mít dvě sériově propojené propojení, z nichž každá má diodu a kondenzátor. Tento režim je zdvojnásobitelná elektrická energie.

Grafické znázornění násobiče napětí v klasické verzi vypadá jako diagonální poloha diod. Ze směru zařazení polovodičů závisí na tom, jaký potenciál - negativní nebo kladný, bude přítomen na výstupu multiplikátoru vzhledem k jeho společnému bodu.

Při kombinaci obvodů s negativním a pozitivním potenciálem na výstupu zařízení je dvoupolární napětí zdvojovač. Zvláštností této konstrukce je to, že v případě, že naměřená úroveň výkonu mezi pólem a společný bod a vstupní napětí překročí 4 krát, pak je hodnota amplitudy mezi póly zvyšuje již v 8 krát.

Ve multiplikátoru je společným bodem (který je připojen ke společnému vodiči) ten, ve kterém je výstup zdroje napájení připojen ke svorce kondenzátoru seskupené s jinými sériově připojenými kondenzátory. Nakonec vybírají výstupní elektřinu na rovnoměrných prvcích - s rovnoměrným koeficientem, na lichých kondenzátorech, respektive s lichým součinitelem.

Čerpací kondenzátory v multiplikátoru

Jinými slovy, v zařízení stejnosměrného napěťového násobiče je nějaký přechodný proces nastavení parametru na výstupu odpovídající deklarovanému. Nejjednodušší způsob, jak to vidět, je příklad zdvojnásobení elektřiny. Když je kondenzátor C1 naplněn polovodičem D1 na jeho plnou hodnotu, bude současně nabíjet druhý kondenzátor společně se zdrojem elektrické energie v příštím půlvlně. C1 nemá čas úplně vzdát svého náboje C2, takže na výstupu není nejprve žádný dvojnásobek potenciálního rozdílu.

Při třetí polovině vlny se první kondenzátor dobíjí a poté použije potenciál pro C2. Ale napětí na druhém kondenzátoru již má protichůdný směr k prvnímu. Výstupní kondenzátor proto není plně nabitý. Při každém novém cyklu bude elektřina na prvku C1 mít tendenci k vstupu, napětí C2 na dvojnásobek hodnoty.

Jak vypočítat násobitel

Při výpočtu multiplikátoru je nutné odmítnout počáteční data, která jsou: proud požadovaný pro zatížení (In), výstupní napětí (Uout), koeficient pulsace (Kp). Minimální hodnota kapacity kondenzátorových prvků, vyjádřená v μF, je určena vzorcem: C (n) = 2,85 * n * In / (Kp * Uout), kde:

n - počet, kolikrát se zvyšuje vstupní elektřina;
Proud proudící v zatížení (mA);
Kp - koeficient pulzace (%);
Uout je napětí přijaté na výstupu zařízení (B).

Zvýšením kapacity získané dvakrát nebo třikrát se získá kapacita kondenzátoru na vstupu obvodu C1. Takové hodnocení prvku vám umožní okamžitě dostat na výstup plnou hodnotu napětí a nečekat, dokud neskončí určitý počet období. Pokud zátěž nezávisí na rychlosti nárůstu elektrické energie na jmenovitý výkon, může být kapacita kondenzátoru shodná s vypočítanými hodnotami.

Nejlepší je pro zátěž, jestliže faktor zvlnění násobiče napětí na diode nepřekročí 0,1%. Uspokojivá je také přítomnost pulzací až do 3%. Všechny diody režim vybrán z výpočtu, že oni byli volní, aby vydržely síly proudu dvojnásobku hodnoty zatížení. Vzorec pro výpočet zařízení s vysokou přesností, je následující: n * Uin - (V * (N3 + 9 * n2 / 4 + n / 2) / (12 * f * C)) = Uout, kde:

f - frekvence napětí na vstupu zařízení (Hz);
C - kondenzátorová kapacita (F).

Výhody a nevýhody

Když mluvíme o výhodách multiplikátoru napětí, můžeme poznamenat následující:

Schopnost přijímat značné množství elektřiny na výstupu - čím více spojů v obvodu, tím větší bude multiplikační faktor.

Jednoduchost designu - vše je sestaveno na typických linkách a spolehlivých rádiových prvcích, zřídka se nedaří.
Hmotnostní rozměry - absence těžkopádných prvků, jako je výkonový transformátor, snižují velikost a hmotnost obvodu.

Největší nevýhodou jakéhokoli multiplikátorového obvodu je to, že je nemožné získat jeho velkým výstupním proudem pro napájení zátěže.

Závěr

Volba multiplikátoru napětí pro konkrétní zařízení. Je důležité vědět, že symetrické obvody mají lepší parametry, pokud jde o zvlnění, než asymetrické. Proto je pro citlivá zařízení výhodnější používat stabilnější multiplikátory. Nesymetrické jednoduché ve výrobě, obsahují méně prvků.

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné