násobič napětí je specializovaný usměrňovací obvod produkovat výstup, který je teoreticky celočíselný násobek AC peak vstup, například, 2, 3, nebo 4 krát AC peak vstup. Je tedy možné získat 200 VDC ze zdroje střídavého proudu 100 VPEAK pomocí zdvojovače, 400 VDC z kvadrupleru. Jakékoli zatížení v praktickém obvodu sníží tato napětí.

půjdeme přes několik typů násobiče napětí—voltage doubler (půl – a full-wave), napětí tripler, a napětí quadrupler—pak se některé obecné poznámky o násobič napětí bezpečnost a skončit s Cockcroft-Walton multiplikátor.

Voltage Doubler

aplikace voltage doubler je stejnosměrný napájecí zdroj schopný používat buď 240 VAC nebo 120 VAC zdroj. Zdroj používá přepínač vybraný plný vlnový most k výrobě asi 300 VDC ze zdroje 240 VAC. 120 V Poloha spínače převede most jako zdvojovač produkující asi 300 VDC ze 120 VAC. V obou případech se vyrábí 300 VDC. Jedná se o vstup do spínacího regulátoru produkujícího nižší napětí pro napájení, řekněme, osobního počítače.

Půl-Vlna Napětí Doubler

půlvlnný zdvojovač napětí v níže uvedeném Obrázku (a) je složen ze dvou obvodů: a upínač na (b) a peak detector (half-wave usměrňovač) na Obrázku předchozím, který je uveden v modifikované podobě na Obrázku níže (c). C2 byl přidán do špičkového detektoru (půlvlnový usměrňovač).

zdvojovač Půlvlnného napětí (a) se skládá z (b) upínače a (c) půlvlnného usměrňovače.

Půl-vlna Napětí Doubler Operace Obvod Analýzy

s Odkazem na Obrázek(b) výše , se C2 nabije na napětí 5 V (4.3 V. vzhledem diody drop) na negativní půl cyklu AC vstup. Pravý konec je uzemněn vodivým D2. Levý konec je nabitý na záporném vrcholu střídavého vstupu. Toto je operace upínače.

během kladného půl cyklu se usměrňovač s půlvlnou vlnou uvede do hry na obrázku(c) výše . Dioda D2 je mimo obvod, protože je zpětně zkreslená. C2 je nyní v sérii se zdrojem napětí. Všimněte si polarity generátoru a C2, série pomoc. Usměrňovač D1 tak vidí na vrcholu šlachové vlny celkem 10 V, 5 V z generátoru a 5 V Z C2. D1 vede průběh v (1) (obrázek níže), nabíjení C1 na vrchol sinusové vlny jízda na 5 V DC (obrázek pod v(2)). Průběh v (2) je výstup zdvojovače, který se stabilizuje při 10 v (8.6 V s diodovými kapkami) po několika cyklech sinusového vstupu.

*SPICE 03255.eps C1 2 0 1000p D1 1 2 diode C2 4 1 1000p D2 0 1 diode V1 4 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Napětí doubler: v(4) vstup. v (1) upínací fáze. v (2) půlvlnová fáze usměrňovače, která je výstupem zdvojovače.

Full-Wave Napětí Doubler

full-wave napětí doubler se skládá z dvojice řady skládaný půlvlnný usměrňovače. (Obrázek níže) odpovídající netlist je na obrázku níže.

Full-Wave Voltage Doubler Operation Analysis

spodní usměrňovač nabíjí C1 na záporné polovině cyklu vstupu. Horní usměrňovač nabíjí C2 na kladné poloviněcyklus. Každý kondenzátor nabije 5 v (4,3 V s ohledem na pokles diody). Výstupem v uzlu 5 je sériový součet C1 + C2 nebo 10 V (8,6 v s diodovými kapkami).

*SPICE 03273.eps *R1 3 0 100k *R2 5 3 100k D1 0 2 diode D2 2 5 diode C1 3 0 1000p C2 5 3 1000p V1 2 3 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Full-wave napětí doubler se skládá ze dvou půl-vlna operační usměrňovače, na střídavé polarity.

Všimněte si, že výstupní v(5) obrázek níže dosáhne plné hodnoty během jednoho cyklu od vstupu v(2) exkurze.

Full-wave voltage doubler: v(2) vstup, v(3)napětí na střední bod, v(5) napětí na výstupu

Vyplývající Full-wave Osciloskopů od Půl-vlna Usměrňovače

Obrázek níže znázorňuje odvození full-wave zdvojovač z dvojice opačné polarity půl-vlna usměrňovače (a). Záporný usměrňovač páru je překreslen pro přehlednost (b). Oba jsou kombinovány na (c) sdílení stejné zemi. V (d) záporný usměrňovač je znovu zapojen tak, aby sdílel jeden zdroj napětí s kladným usměrňovačem. To dává ±5 v (4.3 V s diodovým poklesem) napájení; ačkoli, 10 V je měřitelný mezi dvěma výstupy. Referenční bod země je posunut tak, aby +10 V bylo k dispozici vzhledem k zemi.

Full-wave doubler: (a) Dvojice osciloskopů, (b) překreslí, (c) sdílení zem, (d) mají stejný zdroj napětí. e) přemístěte pozemní bod.

Napětí Tripler

napětí tripler (viz Obrázek níže), je postaven z kombinace zesílení a půl wave usměrňovač (C3, D3). Půlvlnový usměrňovač produkuje 5 V (4,3 V) v uzlu 3. Zdvojovač poskytuje dalších 10 v (8,4 V) mezi uzly 2 a 3. celkem 15 V (12.9 V) na výstupním uzlu 2 vzhledem k zemi. Netlist je na obrázku níže.

napěťový tripler složený z zdvojovače naskládaného na jednostupňový usměrňovač.

Všimněte si, že V(3) na obrázku níže stoupne na 5 V (4,3 V) v prvním záporném poločase. Vstup v (4) je posunut nahoru o 5 V (4,3 V) kvůli 5 V z půlvlnného usměrňovače. A 5 v více Při v (1) díky upínači (C2, D2). D1 nabíjí C1 (průběh v(2)) na špičkovou hodnotu v(1).

*SPICE 03283.eps C3 3 0 1000p D3 0 4 diode C1 2 3 1000p D1 1 2 diode C2 4 1 1000p D2 3 1 diode V1 4 3 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Napětí tripler: v(3) half-wave usměrňovač, v(4) vstup+ 5 V, v(1) upínač, v(2) finální výstup.

Napětí Quadrupler

napětí quadrupler je skládané kombinace dvou osciloskopů je znázorněno na Obrázku níže. Každý zdvojovač poskytuje 10 V (8,6 V) pro sérii celkem v uzlu 2 vzhledem k zemi 20 v (17,2 V)

netlist je na obrázku níže.

napěťový kvadrupler, složený ze dvou zdvojovačů naskládaných do série, s výstupem v uzlu 2.

průběhy kvadrupleru jsou znázorněny na obrázku níže. K dispozici jsou dva stejnosměrné výstupy: v (3), zdvojovací výstup a v (2) kvadruplerový výstup. Některé mezilehlé napětí na svorkami ilustrují, že vstupní sinusový (není zobrazen), který výkyvy do 5 V, je postupně upínají se na vyšší úroveň: na v(5), v(4) a v(1). Strictly v (4) není upínací výstup. Jedná se jednoduše o zdroj střídavého napětí v sérii s výstupem v (3) zdvojovače. None the less, v(1) is a clamped version of v(4)

*SPICE 03441.eps *SPICE 03286.eps C22 4 5 1000p C11 3 0 1000p D11 0 5 diode D22 5 3 diode C1 2 3 1000p D1 1 2 diode C2 4 1 1000p D2 3 1 diode V1 4 3 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Voltage quadrupler: DC voltage available at v(3) and v(2). Intermediate waveforms: Clampers: v(5), v(4), v(1).

Notes on Voltage Multipliers and Line Driven Power Supplies

Some notes on voltage multipliers are in order at this point. Parametry obvodu použité v příkladech (V= 5 V 1 kHz, C=1000 pf) neposkytují velký proud, mikroampéry. Dále byly vynechány zátěžové odpory. Zatížení snižuje napětí z uvedených. Pokud obvody mají být poháněn kHz zdroj na nízké napětí, jako v příkladech, kondenzátory jsou obvykle 0,1-1,0 µF tak to ma proud jsou k dispozici na výstupu. Pokud jsou multiplikátory poháněny od 50/60 Hz, kondenzátor je několik set až několik tisíc mikrofaradů, které poskytují stovky miliampérů výstupního proudu. Pokud je napájen z síťového napětí, věnujte pozornost polaritě a jmenovitému napětí kondenzátorů.

A konečně, jakýkoli přímý napájecí zdroj (bez transformátoru) je nebezpečný pro experimentátora a zkušební zařízení provozované na lince. Komerční dodávky s přímým pohonem jsou bezpečné, protože nebezpečné obvody jsou v krytu, který chrání uživatele. Když jsou tyto obvody opatřeny elektrolytickými kondenzátory jakéhokoli napětí, kondenzátory explodují, pokud je polarita obrácena. Takové obvody by měly být napájeny za bezpečnostním štítem.

Cockcroft-Walton Multiplikační

násobič napětí z navrstvit polovinu-wave osciloskopů libovolné délky je známé jako Cockcroft-Walton multiplikátor, jak je znázorněno na Obrázku níže. Tento multiplikátor se používá, když je vyžadováno vysoké napětí při nízkém proudu. Výhodou oproti konvenčnímu napájení je, že se nevyžaduje drahý vysokonapěťový transformátor– alespoň ne tak vysoký jako výstup.

multiplikátor napětí Cockcroft-Walton x8; výstup při v(8).

dvojice diod a kondenzátorů vlevo od uzlů 1 a 2 na obrázku výše tvoří poloviční vlnový zdvojovač. Otáčením diod o 45o proti směru hodinových ručiček a spodním kondenzátorem o 90o to vypadá jako obrázek předchozí (a). Čtyři ze zdvojených sekcí jsou kaskádovány vpravo pro teoretický násobící faktor x8. Uzel 1 má upínač křivky (není zobrazen), sinusová křivka posunula nahoru o 1 x (5 V). Ostatní liché očíslované uzly jsou šlachové vlny upnuté na postupně vyšší napětí. Uzel 2, výstup prvního zdvojovače, je 2x stejnosměrné napětí v (2) na obrázku níže. Po sobě jdoucích sudých uzly poplatek postupně vyšší napětí: v(4), v(6), v(8)

D1 7 8 diode C1 8 6 1000p D2 6 7 diode C2 5 7 1000p D3 5 6 diode C3 4 6 1000p D4 4 5 diode C4 3 5 1000p D5 3 4 diode C5 2 4 1000p D6 2 3 diode D7 1 2 diode C6 1 3 1000p C7 2 0 1000p C8 99 1 1000p D8 0 1 diode V1 99 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 50m .end 

Cockcroft-Walton (x8) průběhů. Výstup je v (8).

bez diodových kapek získá každý zdvojovač 2vin nebo 10 V, vzhledem k tomu, že dvě diodové kapky (10-1.4)=8.6 V jsou realistické. Pro celkem 4 zdvojovače lze očekávat 4 * 8,6=34,4 v ze 40 V.

konzultační obrázek výše, v (2) je asi správně; nicméně, v (8) je <30 V namísto očekávaného 34.4 V. prokletí multiplikátoru Cockcroft-Walton je, že každý další stupeň přidává méně než předchozí stupeň. Existuje tedy praktický limit počtu etap. Toto omezení je možné překonat úpravou základního obvodu. Všimněte si také Časové stupnice 40 msec ve srovnání s 5 ms pro předchozí obvody. Vyžadovalo to 40 msec, aby napětí vzrostlo na koncovou hodnotu pro tento obvod. Netlist na obrázku výše má“.tran 0.010 m 50m “ příkaz pro prodloužení doby simulace na 50 msec; ačkoli, pouze 40 ms je vyneseno.

Cockcroft-Walton multiplikátor slouží jako efektivnější zdroj vysokého napětí pro fotonásobiče, které vyžadují až 2000 V. Navíc, trubice má četné dynodes, terminály vyžadují připojení k nižší napětí „sudé“ uzly. Sériový řetězec multiplikačních kohoutků nahrazuje dělič odporového napětí generující teplo z předchozích konstrukcí.

AC linka provozována Cockcroft-Walton multiplikátor poskytuje vysoké napětí „iontové generátory“ pro neutralizaci elektrostatického náboje a pro čističe vzduchu.

recenze multiplikátoru napětí:

• multiplikátor napětí vytváří stejnosměrný násobek (2,3,4 atd.) špičkového vstupního napětí střídavého proudu.
• nejzákladnějším multiplikátorem je poloviční vlnový zdvojovač.
• full-wave double je nadřazený obvod jako zdvojovač.
• tripler je půlvlnný zdvojovač a běžný stupeň usměrňovače(špičkový detektor).
• quadrupler je pár půl-vlna osciloskopů
• dlouhý řetězec půl-vlna osciloskopů je známý jako Cockcroft-Walton multiplikátor.

SOUVISEJÍCÍ pracovní LISTY:

• Letní a Odčítačka Obvody Oz Listu