voltage multipliersは、理論的にはacピーク入力の整数倍、例えばACピーク入力の2、3、または4倍の出力を生成する特殊な整流回路です。 従って、ダブラーを使用して100つのVpeak AC源から200VDC、四倍装置からの400VDCを得ることは可能である。 実用的な回路内の任意の負荷は、これらの電圧を低下させます。
まず、電圧乗算器のいくつかのタイプに行きます—電圧ダブラー（半波と全波）、電圧トリプラ、および電圧四倍-その後、電圧乗算器の安全性についていくつかの一般的なノートを作成し、Cockcroft-Walton乗数で終わります。
電圧ダブラー
電圧ダブラーアプリケーションは、240VACまたは120VACソースのいずれかを使用できるDC電源です。 この電源は、スイッチによって選択された全波ブリッジを使用して、240VACソースから約300VDCを生成します。 スイッチの120Vの位置はダブラーとして橋を再配線し120VACから約300VDCを作り出す。 どちらの場合も、300VDCが生成されます。 これは、例えば、パーソナルコンピュータに電力を供給するためのより低い電圧を生成するスイッチングレギュレータへの入力です。
半波電圧ダブラー
下の図（a）の半波電圧ダブラーは、（b）のクランパと前の図（c）のピーク検出器（半波整流器）の二つの回路で構成されており、下の図（c）の修正形で示されている。 ピーク検出器（半波整流器）にc2が追加されました。
半波電圧ダブラー（a）は、（b）クランパと（c）半波整流器で構成されています。
半波電圧ダブラー動作回路解析
上の図(b)を参照すると、C2はAC入力の負の半サイクルで5V(ダイオード降下を考慮して4.3V)に充電されます。 右端は導電性D2によって接地されています。 左端はAC入力の負のピークで充電されます。 これはclamperの操作です。
正の半サイクルの間、半波整流器は上の図（c）に現れます。 ダイオードD2は逆バイアスされているため、回路外にあります。 これでc2は電圧源と直列になっています。 発電機とC2の直列支援の極性に注意してください。 したがって、整流器D1は正弦波のピーク時に合計10V、発生器から5V、およびC2から5Vを検出します。 D1は波形v(1)を導通し(下の図)、C1を5V DCに乗った正弦波のピークに充電します(下の図v(2))。 波形v(2)はダブラーの出力で、10Vで安定します(8.正弦波の入力の少数の周期の後のダイオードの低下との6V）。 /p>
電圧ダブラー：v（4）入力。 v（1）クランパーステージ。 v(2)ダブラー出力である半波整流器段。
全波電圧ダブラー
全波電圧ダブラーは、直列積層半波整流器のペアで構成されています。 （下図）対応するネットリストは以下の図にあります。
全波電圧ダブラー動作解析
ボトム整流器は、入力の負の半サイクルでC1を充電します。 上の整流器は肯定的なhalfcycleのC2を満たします。 各コンデンサは5V(ダイオードの降下を考慮すると4.3V)の電荷を取ります。 ノード5の出力は、直列合計のC1+C2または10V(ダイオード電圧降下時は8.6V)です。 /p>
全波電圧ダブラーは、交互極性で動作する二つの半波整流器で構成されています。
下の出力v(5)図は、入力v(2)エクスカーションの一サイクル以内に完全な値に達することに注意してください。/p>
全波電圧ダブラー: v(2)入力、v(3)中間点の電圧、v(5)出力の電圧
半波整流器からの全波ダブラーの導出
下の図は、反対極性の半波整流器(a)からの全波ダブラーの導出 ペアの負の整流器は、明確にするために再描画されます（b）。 両方とも同じ地面を共有する（c）で結合される。 （Ｄ）では、負整流器は、正整流器と１つの電圧源を共有するように再配線される。 これにより、±5V(ダイオード降下時に4.3V)の電源が得られますが、2つの出力間では10Vが測定可能です。 グラウンド基準点は、グラウンドに対して+10Vが使用可能になるように移動します。
全波ダブラー：（a）ダブルラーのペア、（b）再描画、（c）地面を共有、（d）同じ電圧源を共有します。 (e)グラウンドポイントを移動します。
電圧トリプルラー
電圧トリプルラー（下の図）は、ダブラーと半波整流器（C3、D3）の組み合わせから構築されます。 半波整流器は、ノード3で5V(4.3V)を生成します。 ダブラーは、ノード2とノード3の間にさらに10V(8.4V)を供給します。 合計で15V（12.9V)グランドに対する出力ノード2で。 ネットリストは下の図にあります。
単段整流器の上に積層されたダブラーで構成される電圧トリプラー。下の図のV(3)は、最初の負の半サイクルで5V(4.3V)に上昇することに注意してください。
入力v(4)は、半波整流器から5Vのために5V(4.3V)上方にシフトします。 そして、クランパ（C2、D2）のためにv（1）で5V以上。 D1は、c1(波形v(2))をv(1)のピーク値に充電します。 /p>
電圧四倍器
電圧四倍器は、下の図に示す二つのダブラーの積み重ねられた組み合わせです。 各ダブラーは、20V(17.2V)のグランドに対してノード2の直列合計に対して10V(8.6V)を提供します
ネットリストは以下の図にあります。
ノード2に出力を持つ、直列に積層された二つのダブラーで構成される電圧四倍器。
クワッドプラーの波形を下の図に示します。 2つのDCの出力は利用できる:v(3)、ダブラーの出力およびv(2)四倍器の出力。 クランパの中間電圧のいくつかは、5Vだけ振幅する入力正弦波（図示せず）が、より高いレベルで連続的にクランプされることを示しています：v（5）、v（4） 厳密にはv(4)はclamper出力ではありません。 これは単純にダブルラ出力のv(3)と直列のAC電圧源です。 None the less, v(1) is a clamped version of v(4)
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*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. この例で使用した回路パラメータ(V=5V1kHz、C=1000pf)は、多くの電流マイクロアンプを供給しません。 さらに、負荷抵抗は省略されています。 負荷は示されているそれらからの電圧を減らします。 例のように回路を低電圧でkHzのソースで駆動する場合、コンデンサは通常0.1～1.0μ Fであるため、出力にミリアンペアの電流が供給されます。 乗算器が50/60Hzから駆動される場合、コンデンサは数百から数千マイクロファラッドであり、数百ミリアンペアの出力電流を供給します。 ライン電圧から駆動する場合は、コンデンサの極性と電圧定格に注意してください。
最後に、直接ライン駆動電源（変圧器なし）は、実験者およびライン操作試験装置にとって危険です。 危険な回路はユーザーを保護するためにエンクロージャにあるので商業直接運転された供給は安全である。 これらの回路を任意の電圧の電解コンデンサでブレッドボーディングすると、極性が逆になるとコンデンサが爆発します。 そのような回路は安全盾の後ろで動力を与えられるべきです。
Cockcroft-Walton Multiplier
任意の長さのカスケード接続された半波ダブラーの電圧乗算器は、下の図に示すようにCockcroft-Walton multiplierとして知られています。 この乗算器は、低電流で高電圧が必要な場合に使用されます。 従来の電源よりも利点は、高価な高電圧トランスが必要ないことです–少なくとも出力ほど高くはありません。
コッククロフト-ウォルトンx8電圧乗算器;v(8)で出力します。
上の図のノード1と2の左側にあるダイオードとコンデンサのペアは、半波ダブラーを構成します。 ダイオードを反時計回りに45°回転させ、ボトムコンデンサを90°回転させると、前の図（a）のように見えます。 理論的なx8乗算係数のために、ダブルラセクションの四つが右にカスケードされています。 ノード1は、clamper波形（図示せず）、1x（5V）だけシフトアップした正弦波を有する。 他の奇数ノードは、連続的に高い電圧にクランプされた正弦波です。 第1のダブラーの出力であるノード2は、下の図の2倍のDC電圧v(2)です。 連続した偶数ノードは、連続して高い電圧に充電します：v（4）、v（6）、v（8）
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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 |
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 |
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