Mnożnik napięcia
Co jeśli naładujesz kondensatory równolegle lub pojedynczo, a następnie połączysz je szeregowo i użyjesz powstałej baterii jako źródła wyższego napięcia? Ale jest to dobrze znany sposób zwiększania napięcia, zwany mnożeniem.
Za pomocą mnożnika napięcia można uzyskać wyższe napięcie ze źródła niskiego napięcia bez potrzeby stosowania w tym celu transformatora podwyższającego napięcie. W niektórych zastosowaniach transformator w ogóle nie będzie działał, a czasami znacznie wygodniej jest użyć mnożnika do zwiększenia napięcia.
Na przykład w telewizorach wyprodukowanych w ZSRR napięcie 9 kV można uzyskać z transformatora liniowego, a następnie już zwiększyć do 27 kV za pomocą mnożnika UN9 / 27-1,3 (oznaczenie oznacza, że \u200b\u200bna wejście dostarczane jest 9 kV, na wyjściu uzyskuje się 27 kV przy prądzie 1,3 mA).
Wyobraź sobie, gdybyś musiał uzyskać takie napięcie dla telewizora CRT za pomocą tylko jednego transformatora? Ile zwojów należy nawinąć w uzwojeniu wtórnym i jak gruby będzie drut? Spowodowałoby to marnotrawstwo materiałów.W rezultacie okazuje się, że do uzyskania wysokich napięć, jeśli wymagana moc nie jest wysoka, mnożnik jest całkiem odpowiedni.
Obwód powielacza napięcia, zarówno niskiego, jak i wysokiego napięcia, zawiera tylko dwa rodzaje elementów: diody i kondensatory.
Zadaniem diod jest skierowanie prądu ładowania do odpowiednich kondensatorów, a następnie skierowanie prądu rozładowania z odpowiednich kondensatorów we właściwym kierunku, tak aby cel (uzyskanie zwiększonego napięcia) został osiągnięty.
Oczywiście do mnożnika przykładane jest napięcie zmienne lub falowe, a często to napięcie źródłowe jest pobierane z transformatora. A na wyjściu mnożnika, dzięki diodom, napięcie będzie teraz stałe.
Przyjrzyjmy się, jak działa mnożnik na przykładzie podwajacza. Gdy prąd na samym początku płynie w dół od źródła, pobliski górny kondensator C1 jest ładowany jako pierwszy i najintensywniej przez pobliską dolną diodę D1, podczas gdy drugi kondensator zgodnie ze schematem nie otrzymuje ładunku, ponieważ jest blokowany przez dioda.
Ponadto, ponieważ mamy tutaj źródło prądu przemiennego, prąd płynie w górę od źródła, ale tutaj po drodze jest naładowany kondensator C1, który okazuje się teraz połączony szeregowo ze źródłem i przez diodę D2 kondensator C2 otrzymuje ładunek o wyższym napięciu, a więc napięcie na nim jest wyższe niż amplituda źródła (minus straty w dioda, w przewodach, w dielektryku i inne.).).
Ponadto prąd ponownie płynie w dół od źródła – kondensator C1 jest ponownie ładowany.A jeśli nie ma obciążenia, po kilku okresach napięcie na kondensatorze C2 utrzyma się na poziomie około 2 amplitudy napięcia źródła. Podobnie możesz dodać więcej sekcji, aby uzyskać wyższe napięcia.
Jednak wraz ze wzrostem liczby stopni w mnożniku napięcie wyjściowe najpierw staje się coraz wyższe, a następnie gwałtownie spada. W praktyce w mnożnikach rzadko stosuje się więcej niż 3 stopnie. W końcu, jeśli postawisz zbyt wiele kroków, straty wzrosną, a napięcie odległych sekcji będzie mniejsze niż pożądane, nie mówiąc już o wadze i wymiarach takiego produktu.
Nawiasem mówiąc, podwojenie napięcia jest tradycyjnie stosowane w kuchenkach mikrofalowych. przegląd techniczny (częstotliwość 50 Hz), ale potrojenie, w wielokrotnościach, takich jak UN, jest stosowane do napięcia o wysokiej częstotliwości mierzonego w dziesiątkach kiloherców.
Dziś w wielu dziedzinach techniki, w których wymagane jest wysokie napięcie przy niskim natężeniu prądu: w technice laserowej i rentgenowskiej, w systemach podświetlania wyświetlaczy, w magnetronowych obwodach zasilających, w jonizatorach powietrza, akceleratorach cząstek, w technice kopiowania, mnożniki dobrze się zakorzeniły.