en spenning multiplikator er en spesialisert likeretter krets produsere en utgang som er teoretisk et heltall GANGER AC peak inngang, for eksempel 2, 3 eller 4 GANGER AC peak inngang. Dermed er det mulig å få 200 VDC fra en 100 VPEAK AC-kilde ved hjelp av en dobler, 400 VDC fra en quadrupler. Enhver belastning i en praktisk krets vil senke disse spenningene.Vi vil først gå over flere typer spenningsmultiplikatorer-spenningsdobler—halv-og fullbølge), spenningstipler og spennings-quadrupler – så gjør noen generelle notater om spenningsmultiplikatorsikkerhet og avslutt Med Cockcroft-Walton multiplikator.
Spenningsdobler
en spenningsdobler er EN DC – strømforsyning som kan bruke enten en 240 VAC eller 120 VAC kilde. Forsyningen bruker en bryter valgt fullbølgebro for å produsere ca 300 VDC fra en 240 VAC kilde. Bryterens 120 V-posisjon rewires broen som en dobler som produserer ca 300 VDC fra 120 VAC. I begge tilfeller produseres 300 VDC. Dette er inngangen til en bryteregulator som produserer lavere spenninger for å drive, si en personlig datamaskin.
Halvbølgespenningsdobler
halvbølgespenningsdobleren I Figur nedenfor (a) består av to kretser: en clamper ved (b) og toppdetektor (halvbølge likeretter) i figur før, som er vist i modifisert form i Figur nedenfor (c). C2 har blitt lagt til en toppdetektor(halvbølge likeretter).
Halvbølgespenningsdobler (a) består av (b) en clamper og (c) en halvbølge likeretter.
Halvbølge Spenning Dobler Drift Krets Analyse
Refererer Til Figur (b) ovenfor, c2 kostnader til 5 V (4.3 V vurderer diode slipp) på den negative halv syklus AV AC inngang. Den høyre enden er jordet av den ledende D2. Den venstre enden belastes ved den negative toppen AV AC-inngangen. Dette er driften av clamper.
under den positive halvsyklusen kommer halvbølge-likriktaren inn i bildet (c) ovenfor . Diode D2 er ute av kretsen siden den er omvendt forspent. C2 er nå i serie med spenningskilden. Legg merke til polaritetene til generatoren Og C2, serie aiding. Således ser likriktaren D1 totalt 10 V på toppen av sinewave, 5 V fra generator og 5 V Fra C2. D1 utfører bølgeform v (1) (figur nedenfor), lader C1 til toppen av sinusbølgen på 5 V DC(figur under v (2)). Bølgeform v (2) er utgangen av dobleren, som stabiliserer seg ved 10 V (8.6 V med diode dråper) etter noen sykluser av sinusbølgeinngang.
spenningsdobler: v(4) inngang. v (1) clamper scenen. v (2) halvbølge likeretterstrinn, som er doblerutgangen.
Fullbølge Spenning Dobler
fullbølge spenning dobler består av et par serie stablet halvbølge likerettere. (Figur nedenfor) den tilsvarende nettlisten er I Figur nedenfor.
Fullbølgespenningsdobbleroperasjonsanalyse
den nederste likeretteren lader C1 På den negative halvsyklusen av inngangen. Den øverste likriktaren belaster C2 på den positive halvdelensyklus. Hver kondensator tar en ladning på 5 V (4.3 V vurderer diodefall). Utgangen på node 5 er serien totalt C1 + C2 eller 10 V (8.6 V med diodedråper).
fullbølgespenningsdobler består av to halvbølge likerettere som opererer på vekslende polariteter.
Merk at utgangen v (5) Figuren nedenfor når full verdi innen en syklus av inngangen v (2) ekskursjon.
full bølge spenning dobler: v (2) inngang, v (3) spenning ved midtpunkt, v(5) spenning ved utgang
Utlede Fullbølgedoblere fra Halvbølge Likerettere
Figuren nedenfor illustrerer avledningen av fullbølgedobleren fra et par motsatt polaritet halvbølge likerettere (a). Den negative likriktaren til paret tegnes på nytt for klarhet (b). Begge er kombinert på (c) deler samme bakken. Ved (d) er den negative likriktaren re-kablet for å dele en spenningskilde med den positive likriktaren. Dette gir en ±5 V (4.3 V med diodefall) strømforsyning; selv om 10 V er målbar mellom de to utgangene. Bakken referansepunkt flyttes slik at +10 V er tilgjengelig med hensyn til bakken.
Fullbølge dobler: (a) par doblere, (b) tegnes på nytt, (c) deler bakken, (d) deler samme spenningskilde. (e) flytt bakken punktet.
Spenning Tripler
en spenning tripler (Figur nedenfor) er bygget fra en kombinasjon av en dobbel og en halv bølge likeretter (C3, D3). Halvbølge-likriktaren produserer 5 V (4,3 V) ved node 3. Dobleren gir en annen 10 V (8,4 V) mellom noder 2 og 3. for totalt 15 V (12.9 V) på utgangsnoden 2 med hensyn til bakken. Nettlisten er I Figuren nedenfor.
Spenning tripler består av dobler stablet oppå en enkelt trinns likeretter.
Merk At V(3) i Figuren nedenfor stiger til 5 V (4.3 V) på den første negative halvsyklusen. Inngang v (4) forskyves oppover med 5 V (4,3 V) på grunn av 5 V fra halvbølge-likeretteren. Og 5 V mer ved v(1) på grunn av clamper (C2, D2). D1 lader C1 (bølgeform v (2)) til toppverdien av v(1).
spenning tripler: v(3) halvbølge likeretter, v(4) inngang+ 5 v, v(1) clamper, v(2) endelig utgang.
Spenning Quadrupler
en spenning quadrupler er en stablet kombinasjon av to doublers vist I Figuren nedenfor. Hver dobler gir 10 V (8.6 V) for en serie totalt ved node 2 med hensyn til bakken på 20 V (17.2 V)
nettlisten er I Figur nedenfor.
Spenning quadrupler, bestående av to doblere stablet i serie, med utgang på node 2.
bølgeformene til quadrupler er vist i Figur nedenfor. TO DC-utganger er tilgjengelige: v (3), doblerutgangen og v(2) quadruplerutgangen. Noen av mellomspenningene ved clampers illustrerer at inngangs sinewave (ikke vist), som svinger med 5 V, blir suksessivt klemmet på høyere nivåer: ved v(5), v(4) og v(1). Strengt v (4) er ikke en clamper-utgang. DET er ganske ENKELT AC spenningskilden i serie med v (3) doblerutgangen. 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. Kretsparametrene som brukes i eksemplene (V= 5 v 1 kHz, C=1000 pf) gir ikke mye strøm, mikroamper. Videre har lastmotstander blitt utelatt. Lasting reduserer spenningene fra de som vises. Hvis kretsene skal drives av en kHz-kilde ved lav spenning, som i eksemplene, er kondensatorene vanligvis 0,1 til 1,0 µ, slik at milliampere av strøm er tilgjengelige ved utgangen. Hvis multiplikatorene drives fra 50/60 Hz, er kondensatoren noen få hundre til noen få tusen mikrofarader for å gi hundrevis av milliamps utgangsstrøm. Hvis drevet fra linjespenning, vær oppmerksom på kondensatorens polaritet og spenningsverdier.endelig er enhver direkte linjedrevet strømforsyning (ingen transformator) farlig for eksperimentøren og linjedrevet testutstyr. Kommersielle direkte drevne forsyninger er trygge fordi de farlige kretsene er i et kabinett for å beskytte brukeren. Når breadboarding disse kretsene med elektrolytkondensatorer av spenning, vil kondensatorene eksplodere hvis polariteten reverseres. Slike kretser skal slås opp bak et sikkerhetsskjold.
Cockcroft-Walton Multiplikator
en spenningsmultiplikator av kaskade halvbølgedoblere av vilkårlig lengde er kjent som En Cockcroft-Walton multiplikator som vist i Figuren nedenfor. Denne multiplikatoren brukes når en høy spenning ved lav strøm er nødvendig. Fordelen over en konvensjonell forsyning er at en dyr høyspenningstransformator ikke er nødvendig-i hvert fall ikke så høy som utgangen.
Cockcroft-Walton x8 spenningsmultiplikator; utgang ved v(8).
paret dioder og kondensatorer til venstre for noder 1 og 2 i Figur over utgjør en halvbølge dobbel. Roterer diodene med 45o mot klokka, og bunnkondensatoren med 90o gjør At Den ser Ut Som Figur før (a). Fire av de dobbelte seksjonene er kaskadert til hoyre for en teoretisk x8 multiplikasjonsfaktor. Node 1 har en clamper bølgeform( ikke vist), en sinewave skiftet opp med 1x (5 V). De andre odde nummererte noder er sinewaves klemmet til suksessivt høyere spenninger. Node 2, utgangen av den første dobleren, er en 2X DC spenning v (2) I Figuren nedenfor. Påfølgende jevn nummererte noder lade til suksessivt høyere spenninger: 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) bølgeformer. Utgangen er v (8).
Uten diodedråper gir hver dobler 2Vin eller 10 V, med tanke på to diodedråper (10-1.4)=8,6 V er realistisk. For totalt 4 doublers forventer man 4 * 8.6=34.4 V ut av 40 V.
Konsulentfigur over, v(2) er omtrent riktig; v (8) er imidlertid < 30 V i stedet for den forventede 34.4 V. Banen Til Cockcroft-Walton multiplikatoren er at hvert ekstra trinn legger til mindre enn forrige trinn. Dermed eksisterer en praktisk grense for antall stadier. Det er mulig å overvinne denne begrensningen med en modifikasjon til grunnkretsen. Legg også merke til tidsskalaen på 40 msek sammenlignet med 5 ms for tidligere kretser. Det krevde 40 msek for spenningene å stige til en terminalverdi for denne kretsen. Nettlisten i Figuren ovenfor har en».tran 0.010 m 50m » kommando for å forlenge simuleringstiden til 50 msek; selv om bare 40 msek er plottet.Cockcroft-Walton multiplikatoren fungerer som en mer effektiv høyspenningskilde for fotomultiplikatorrør som krever opptil 2000 V. videre har røret mange dynoder, terminaler som krever tilkobling til de lavere spennings «like nummererte» noder. Seriestrengen av multiplikatorkraner erstatter en varmegenererende resistiv spenningsdeler av tidligere design.En Ac-linjedrevet Cockcroft-Walton-multiplikator gir høy spenning til «iongeneratorer» for nøytralisering av elektrostatisk ladning og for luftrensere.
Spenning Multiplikator Gjennomgang:
- en spenningsmultiplikator produserer EN DC flere (2,3,4, etc) AV AC topp inngangsspenning.
- den mest grunnleggende multiplikatoren er en halvbølge dobbel.
- fullbølgen er en overlegen krets som dobler.
- en tripler er en halvbølge dobbel og et konvensjonelt likeretterstadium (toppdetektor).en quadrupler er et par halvbølge doublers
- en lang streng av halvbølge doublers er kjent som En Cockcroft-Walton multiplikator.
RELATERTE REGNEARK:
- Sommer Og Subtraktor OpAmp Kretser Regneark