Что такое умножители напряжения?

Умножитель напряжения относится к электрической цепи, состоящей из диодов и конденсаторов, которая умножает или увеличивает напряжение, а также преобразует переменный ток в постоянный, умножение напряжения и выпрямление тока выполняется с использованием умножитель напряжения . Выпрямление тока из переменного в постоянный достигается с помощью диода, а увеличение напряжения достигается за счет ускорения частиц за счет создания высокого потенциала, создаваемого конденсаторами.

Умножитель напряжения

Комбинация диода и конденсатора составляет базовую схему умножителя напряжения. Входной переменный ток подается в схему от источника питания, где выпрямление тока и ускорение частиц конденсатором дает повышенное выходное напряжение постоянного тока. Выходное напряжение может во много раз превышать входное, поэтому цепь нагрузки должна обладать высоким сопротивлением.

В этой схеме удвоителя напряжения первый диод корректирует сигнал, и его выход эквивалентен пиковому напряжению от трансформатора, выпрямленного как полуволновой выпрямитель. Знак переменного тока посредством конденсатора дополнительно обеспечивает получение второго диода, а с точки зрения постоянного тока, обеспечиваемого конденсатором, это заставляет выходной сигнал второго диода располагаться поверх первого. Таким образом, выходное напряжение схемы в два раза превышает пиковое напряжение трансформатора, за исключением падения напряжения на диоде.

Доступны различные схемы и идеи для создания умножителя напряжения практически любой переменной. Применение того же правила установки одного выпрямителя поверх другого и использования емкостной связи позволяет продвинуть ступенчатую систему вперед.

Классификация умножителя напряжения:

Классификация умножителей напряжения основана на отношении входного напряжения к выходному напряжению, соответственно названия также даны как

Удвоители напряжения
Напряжение Tripler
Счетверенное напряжение

Удвоение напряжения:

Цепь удвоителя напряжения состоит из двух диодов и двух конденсаторов, где каждая комбинация цепи диод-конденсатор разделяет положительное и отрицательное изменение, а также соединение двух конденсаторов приводит к удвоению выходного напряжения для данного входного напряжения.

“фильтр нижних частот с использованием операционного усилителя ”

Двойное напряжение

Точно так же каждое увеличение в комбинации диод-конденсатор умножает входное напряжение, где утроение напряжения дает Vout = 3 Vin, а учетверенное напряжение дает Vout = 4 Vin.

Расчет выходного напряжения

Для умножителя напряжения расчет выходного напряжения важен с учетом регулирования напряжения и важности процентной пульсации.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Где

Vout = выходное напряжение умножителя напряжения N ступени

N = нет. ступеней (это количество конденсаторов, деленное на 2).

Применение выходного напряжения

Катодно-лучевые трубки
Рентгеновская система, Лазеры
Ионные насосы
Электростатическая система
Лампа бегущей волны

Пример

Рассмотрим сценарий, в котором требуется выходное напряжение 2,5 кВ при входном напряжении 230 В, в этом случае требуется многоступенчатый умножитель напряжения, в котором D1-D8 выдает диоды, и необходимо подключить 16 конденсаторов 100 мкФ / 400 В для достижения Выходная мощность 2,5 кв.

Используя формулу

Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2

= sqrt 2 х 230 х 8

“типы изоляторов и проводников ”

= 2,5 кв (приблизительно)

В приведенном выше уравнении 16/2 означает отсутствие конденсаторов / 2 указывает количество ступеней.

2 практических примера

1. Рабочий пример схемы умножителя напряжения для получения высокого напряжения постоянного тока из сигнала переменного тока.

Блок-схема, показывающая схему умножителя напряжения

Система состоит из 8-ступенчатого умножителя напряжения. Конденсаторы используются для хранения заряда, а диоды - для выпрямления. Когда подается сигнал переменного тока, мы получаем напряжение на каждом конденсаторе, которое примерно удваивается с каждым каскадом. Таким образом, измеряя напряжение на 1^улступень удвоителя напряжения и последнюю ступень, получаем требуемый высокое напряжение . Поскольку на выходе получается очень высокое напряжение, его невозможно измерить простым мультиметром. По этой причине используется схема делителя напряжения. Делитель напряжения состоит из 10 последовательно включенных резисторов. Выходной сигнал берется через два последних резистора. Таким образом, полученный результат умножается на 10, чтобы получить фактический результат.

“шаговый двигатель против двигателя постоянного тока ”

2. Генератор Маркса

С развитием твердотельной электроники твердотельные устройства становятся все более подходящими для импульсных источников питания. Они могут обеспечить импульсным системам питания компактность, надежность, высокую частоту следования и длительный срок службы. Развитие импульсных генераторов энергии с использованием твердотельных устройств устраняет ограничения традиционных компонентов и обещает широкое использование импульсной технологии в коммерческих приложениях. Однако доступные в настоящее время твердотельные переключающие устройства, такие как MOSFET или биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), рассчитаны только на несколько киловольт.

Для большинства импульсных систем питания требуется гораздо более высокое номинальное напряжение. Модулятор Маркса - это уникальная схема, предназначенная для умножения напряжения, как показано ниже. Традиционно в качестве переключателей использовались искровые разрядники, а в качестве изоляторов - резисторы. Следовательно, он имел недостатки в низкой частоте повторения, коротком сроке службы и неэффективности. В этой статье генератор Маркса, использующий твердотельные устройства, предлагается объединить достоинства как силовых полупроводниковых переключателей, так и схем Маркса. Он разработан для ионной имплантации источника плазмы (PSII) [1] и отвечает следующим требованиям: 555 Таймер работает

Современный генератор Маркса на MOSFET

Для чтения напряжения и периода времени, пожалуйста, обратитесь к сортировке экрана CRO.

Из показанного выше демонстрационного низковольтного блока мы находим, что входное напряжение 15 В, рабочий цикл 50% в точке A идет (–Ve) также по отношению к земле. Следовательно, для высокого напряжения необходимо использовать высоковольтный транзистор. В ТЕЧЕНИЕ ЭТОГО ВРЕМЕНИ ВСЕ КОНДЕНСАТОРЫ C1, C2, C4, C5 ЗАРЯДАЮТСЯ, как показано на C, до 12 В каждый.
Затем через соответствующий цикл переключения C1, C2, C4, C5 последовательно соединяются через полевые МОП-транзисторы.
Таким образом, мы получаем (-Ve) импульсное напряжение 12 + 12 + 12 + 12 = 48 вольт в точке D

Применение генераторов Маркса - постоянный ток высокого напряжения по принципу генератора Маркса

Как мы знаем по принципу генератора Маркса, конденсаторы располагаются параллельно для зарядки, а затем соединяются последовательно для выработки высокого напряжения.

Система состоит из таймера 555, работающего в нестабильном режиме, который выдает выходной импульс с коэффициентом заполнения 50%. Система состоит из 4 ступеней умножения, каждая из которых состоит из конденсатора, 2 диодов и полевого МОП-транзистора в качестве переключателя. Диоды используются для зарядки конденсатора. Высокий пульс от 555 часов наработано диоды, а также оптоизоляторы, которые, в свою очередь, подают запускающие импульсы на каждый полевой МОП-транзистор. Таким образом, конденсаторы подключаются параллельно по мере заряда до напряжения питания. Низкий логический импульс от таймера приводит к тому, что переключатели MOSFET находятся в выключенном состоянии, и, таким образом, конденсаторы соединяются последовательно. Конденсаторы начинают разряжаться, и напряжение на каждом конденсаторе складывается, создавая напряжение, которое в 4 раза превышает входное напряжение постоянного тока.