mnożniki napięcia. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Mnożniki napięcia

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów

Komentarze do artykułu

W artykule opisano główne opcje mnożników napięcia stosowanych w szerokiej gamie urządzeń elektronicznych i podano obliczone współczynniki. Materiał ten zainteresuje radioamatorów zajmujących się rozwojem sprzętu wykorzystującego powielacze.

Mnożniki są szeroko stosowane w nowoczesnych urządzeniach elektronicznych. Znajdują zastosowanie w sprzęcie telewizyjnym i medycznym (źródła napięcia anodowego do lamp obrazowych, zasilacze laserów małej mocy), w sprzęcie pomiarowym (oscyloskopy, przyrządy do pomiaru poziomu i dawek promieniowania radioaktywnego), w noktowizorach i urządzeniach elektrowstrząsowych , urządzenia elektroniczne domowe i biurowe (jonizatory, „żyrandol Czyżewskiego”, kserokopiarki) i wiele innych dziedzin techniki. Stało się tak dzięki głównym właściwościom mnożników - możliwości generowania wysokiego, sięgającego kilkudziesięciu i setek tysięcy woltów napięcia przy małych wymiarach i wadze. Kolejną ważną zaletą jest łatwość obliczeń i produkcji.

Powielacz napięcia składa się z diod i kondensatorów połączonych w określony sposób i jest przetwornikiem napięcia prądu przemiennego ze źródła niskiego napięcia na prąd stały o wysokim napięciu.

Zasada jego działania jest jasna z rys. 1, który pokazuje obwód mnożnika półfalowego. Rozważmy krok po kroku zachodzące w nim procesy.

Mnożniki napięcia

Podczas ujemnego napięcia półcyklu kondensator C1 jest ładowany przez otwartą diodę VD1 do wartości amplitudy przyłożonego napięcia U. Po przyłożeniu dodatniego napięcia półcyklu na wejście powielacza kondensator C2 jest ładowany przez otwartą diodę VD2 do napięcia 2Ua. W kolejnym etapie - ujemnym półcyklu - kondensator C3 jest ładowany przez diodę VD2 do napięcia 3U. I wreszcie podczas następnego dodatniego półcyklu kondensator C2 jest ładowany do napięcia 4U.

Oczywiście mnożnik uruchamia się przez kilka okresów napięcia przemiennego. Stałe napięcie wyjściowe jest sumą napięć na połączonych szeregowo i stale ładowanych kondensatorach C2 i C4 i wynosi 4Ua.

Pokazane na ryc. Mnożnik 1 odnosi się do mnożników szeregowych. Istnieją również równoległe mnożniki napięcia, które wymagają mniejszej pojemności kondensatorów na stopień mnożnika. Na ryc. Rysunek 2 przedstawia schemat takiego mnożnika półfalowego.

Mnożniki napięcia

Najczęściej stosowane są mnożniki szeregowe. Są bardziej uniwersalne, napięcie na diodach i kondensatorach rozkłada się równomiernie, można zastosować większą liczbę stopni zwielokrotniania. Mnożniki równoległe również mają swoje zalety. Jednak ich wada, jaką jest wzrost napięcia na kondensatorach wraz ze wzrostem liczby stopni powielania, ogranicza ich zastosowanie do napięcia wyjściowego około 20 kV.

Na ryc. Rysunki 3 i 4 przedstawiają obwody mnożników pełnookresowych. Zalety pierwszego (ryc. 3) obejmują: do kondensatorów C1, C3 przykładane jest tylko napięcie amplitudowe, obciążenie diod jest równomierne i osiągana jest dobra stabilność napięcia wyjściowego. Drugi mnożnik, którego obwód pokazano na ryc. 4. Wyróżniają się takimi cechami, jak możliwość zapewnienia dużej mocy, łatwość produkcji, równomierny rozkład obciążenia pomiędzy elementami i duża liczba stopni zwielokrotniania.

Mnożniki napięcia

W tabeli przedstawiono typowe wartości parametrów oraz zakres stosowania powielaczy napięcia.

Mnożniki napięcia

Obliczając mnożnik należy ustawić jego główne parametry: napięcie wyjściowe, moc wyjściową, wejściowe napięcie przemienne, wymagane wymiary, warunki pracy (temperatura, wilgotność).

Ponadto należy wziąć pod uwagę pewne ograniczenia: napięcie wejściowe nie może przekraczać 15 kV, częstotliwość napięcia przemiennego jest ograniczona w granicach 5... 100 kHz. napięcie wyjściowe - nie więcej niż 150 kV, zakres temperatur pracy od -55 do +125 * C i wilgotność - 0...100%. W praktyce opracowywane i stosowane są mnożniki o mocy wyjściowej do 50 W, chociaż w rzeczywistości osiągalne są wartości 200 W i większe.

Napięcie wyjściowe mnożnika zależy od prądu obciążenia. Przy założeniu, że napięcie wejściowe i częstotliwość są stałe, wyznacza się je ze wzoru: Uout = N · Nin - [1 (N3 + 9N2/4 + N/2)]/12FC, gdzie I jest prądem obciążenia. A; N to liczba stopni mnożnika; F - częstotliwość napięcia wejściowego. Hz; C jest pojemnością kondensatora stopniowego, f. Ustawianie napięcia wyjściowego, prądu. częstotliwość i liczba stopni, z tego obliczana jest wymagana pojemność kondensatora stopnia.

Wzór ten służy do obliczania mnożnika szeregowego. Równolegle, aby uzyskać ten sam prąd wyjściowy, wymagana pojemność jest mniejsza. Tak więc, jeśli kondensator szeregowy ma pojemność 1000 pF, wówczas trójstopniowy równoległy mnożnik będzie wymagał pojemności 1000 pF / 3 = 333 pF. W każdym kolejnym stopniu takiego powielacza należy zastosować kondensatory o wyższym napięciu znamionowym.

Napięcie wsteczne na diodach i napięcie robocze kondensatorów w mnożniku szeregowym są równe pełnemu wahaniu napięcia wejściowego.

Realizując multiplikator w praktyce, należy zwrócić szczególną uwagę na dobór jego elementów, ich rozmieszczenie oraz materiały izolacyjne. Konstrukcja musi zapewniać niezawodną izolację, aby uniknąć wystąpienia wyładowań koronowych, co zmniejsza niezawodność powielacza i prowadzi do jego awarii.

W przypadku konieczności zmiany polaryzacji napięcia wyjściowego należy odwrócić polaryzację diod.

Autor: D.Sadchenkov, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Projektant radioamatorów.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt 06.05.2024

Dźwięki, które otaczają nas we współczesnych miastach, stają się coraz bardziej przeszywające. Jednak niewiele osób myśli o tym, jak ten hałas wpływa na świat zwierząt, zwłaszcza na tak delikatne stworzenia, jak pisklęta, które nie wykluły się jeszcze z jaj. Najnowsze badania rzucają światło na tę kwestię, wskazując na poważne konsekwencje dla ich rozwoju i przetrwania. Naukowcy odkryli, że narażenie piskląt zebry rombowatej na hałas uliczny może spowodować poważne zakłócenia w ich rozwoju. Eksperymenty wykazały, że zanieczyszczenie hałasem może znacznie opóźnić wykluwanie się piskląt, a pisklęta, które się wykluwają, borykają się z szeregiem problemów zdrowotnych. Naukowcy odkryli również, że negatywne skutki zanieczyszczenia hałasem rozciągają się na dorosłe ptaki. Zmniejszone szanse na rozrodczość i zmniejszona płodność wskazują na długoterminowe skutki, jakie hałas drogowy wywiera na dziką przyrodę. Wyniki badania podkreślają taką potrzebę ... >>

Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

W świecie nowoczesnych technologii audio producenci dążą nie tylko do nienagannej jakości dźwięku, ale także do łączenia funkcjonalności z estetyką. Jednym z najnowszych innowacyjnych kroków w tym kierunku jest nowy bezprzewodowy system głośników Samsung Music Frame HW-LS60D, zaprezentowany podczas wydarzenia World of Samsung 2024. Samsung HW-LS60D to coś więcej niż tylko system głośników, to sztuka dźwięku w stylu ramki. Połączenie 6-głośnikowego systemu z obsługą Dolby Atmos i stylowej konstrukcji ramki na zdjęcia sprawia, że produkt ten będzie idealnym dodatkiem do każdego wnętrza. Nowa ramka Samsung Music Frame jest wyposażona w zaawansowane technologie, w tym Adaptive Audio zapewniający wyraźne dialogi na każdym poziomie głośności oraz automatyczną optymalizację pomieszczenia w celu uzyskania bogatej reprodukcji dźwięku. Dzięki obsłudze połączeń Spotify, Tidal Hi-Fi i Bluetooth 5.2, a także integracji inteligentnego asystenta, ten głośnik jest gotowy, aby zaspokoić Twoje ... >>

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Skrzynka pocztowa zabija zarazki 22.12.2002

Po zeszłorocznej historii wąglika wielu Amerykanów z niepokojem podchodzi do swoich skrzynek pocztowych.

Wynalazca Fritz Braun z Florydy zamierza uratować ich przed strachem. Stworzył małą firmę, która produkuje trzy lampy ultrafioletowe typu używanego do sterylizacji szwów chirurgicznych i opatrunków w standardowych skrzynkach pocztowych, które stoją na poboczu drogi w każdym amerykańskim domu.

Ultrafiolet nie tylko zabija wszystkie drobnoustroje na powierzchni kopert, ale także generuje ozon, który przenikając przez papier, dezynfekuje zarodniki wąglika w ciągu 6 godzin (eksperymenty przeprowadzono w jednym z laboratoriów w Brazylii – podobno nie było chętnych do podejmowania ryzyka w USA).

Jeśli poczta zatwierdzi projekt, antyterrorystyczne skrzynki pocztowe trafią do sprzedaży w cenie od 300 do 400 dolarów za sztukę.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Obiektyw Leica Vario-Elmaryt-SL 24-70 f/2.8 ASPH

▪ Zastąpienie zwierząt doświadczalnych organellami

▪ Aspiryna jest sprawcą śmierci

▪ MusicDNA - następca MP3

▪ Nowa platforma debugowania dla procesorów DaVinci

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Podstawy bezpiecznego życia (OBZhD). Wybór artykułów

▪ artykuł Uprawa grzybów w domu. Rysunek, opis

▪ artykuł Który kraj produkuje broń z innym gwintem niż reszta świata? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Prezes Stowarzyszenia. Opis pracy