Načelo delovanja napetostnega množitelja

Pri reševanju težav z vezjem obstajajo primeri, ko je treba izogniti uporabi transformatorjev za povečanje izhodne napetosti. Razlog za to je najpogosteje nezmožnost vključitve v naprave up-pretvornike zaradi njihove teže in velikosti parametrov. V takšni situaciji je izhodna uporaba množilnega vezja.

Definicija napetostnega množitelja

Naprava, s katero je mišljen množitelj električne energije, je vezje, ki vam omogoča pretvorbo izmenične napetosti ali pulziranja na konstantno, vendar višjo vrednost. Povečanje vrednosti parametra na izhodu naprave je neposredno sorazmerno s številom kaskad v vezju. Najpomembnejše od obstoječih množiteljev napetosti so izumili znanstveniki Cockcroft in Walton.

Moderne kondenzatorje, ki jih je razvila elektronska industrija, so značilna njihova majhnost in relativno velika kapaciteta. To je omogočilo rekonstruiranje številnih shem in uvajanje izdelka v različne naprave. Napetostni množitelj je sestavljen na diode in kondenzatorje, ki so povezani v njihovem naročilu.

Poleg funkcije povečanja električne energije ga množitelji hkrati pretvorijo iz spremenljivke v konstantno. To je priročno, ker je skupno vezje naprave poenostavljeno in postane bolj zanesljivo in kompaktno. Z uporabo naprave lahko dosežete povečavo do več tisoč voltov.

Kje uporabiti napravo

Množitelji dalo njihove uporabe v različnih vrstah naprav: sistem za lasersko črpalko, rentgenske naprave valovna dolžina sevanja v njihovi visoki enoti napetosti osvetljenosti prikazovalnikov na tekoče kristalne strukture, črpalke ionskega tipa, potovanja cevi valov, ionizatorjev zraka, elektrostatični sistemi, pospeševalniki osnovnih delcev, kopirne opreme, televizorjev in osciloskopov s kinematografi, kot tudi, kjer je potrebna visoka konstantna električna energija z majhnim tokom.

Načelo delovanja napetostnega množitelja

Da bi razumeli, kako deluje krog, je bolje pogledati delo tako imenovane univerzalne naprave. Tukaj število stopenj ni natančno določeno, izhodna električna energija pa je določena s formulo: n * Uin = Uout, kjer:

• n je število kaskad prisotnih v vezju;
• Uin je napetost, ki se uporablja za vhod naprave.

V začetnem trenutku, ko pride prvi vezje na vezje, recimo, pozitivni pol-val, dioda vhodne faze preide v kondenzator. Slednji se zaračuna do amplitude dohodne električne energije. Z drugim negativnim polavtonom je prva dioda zaprta, polprevodnik druge stopnje pa ga sprosti v svoj kondenzator, ki je prav tako napolnjen. Plus, napetost prvega kondenzatorja, ki je povezana v seriji z drugo, se doda k zadnjemu in na izhodu kaskade, dobiš dvakrat več električne energije.

Na vsaki zaporedni kaskadi se zgodi enako - to je princip množitelja napetosti. In če pogledate napredovanje do konca, se izkaže, da izhodna električna energija presega vnos neomejeno številokrat. Ampak kot v transformatorju, se bo trenutna intenzivnost s tem zmanjšala s povečevanjem potencialne razlike - deluje tudi zakon o ohranjanju energije.

Izgradnja množitelja

Celotno vezje je sestavljeno iz več povezav. Ena povezava napetostnega multiplikatorja na kondenzatorju je usmerjevalnik polavalnega tipa. Za pridobitev naprave je potrebno imeti dve serijsko povezani povezavi, od katerih ima vsaka dioda in kondenzator. Ta shema je dvojnik električne energije.

Grafična predstavitev naprave za množenje napetosti v klasični izvedbi izgleda kot diagonalni položaj diode. Od smeri vključitve polprevodnikov je odvisno od tega, kaj je potencialno negativno ali pozitivno prisotno na izhodu množitelja glede na skupno točko.

Pri združevanju vezij z negativnimi in pozitivnimi potenciali na izhodu naprave je dvopolna napetost dvojnik. Posebnost te gradnje je, da če je izmerjena raven moči med polom in skupno točko in vhodno napetost preseže 4-krat, nato pa se vrednost amplitude med poloma povečuje že 8-krat.

Skupna točka multiplikator (ki je povezana s skupnim žico) je tista, kjer je napajalni vir priključen na izhodno sponko kondenzatorja, združeni v skupino z drugimi zaporedno vezanih kondenzatorjev. Na koncu, izhodne električne energije vzamejo na enakih elementih - z enakim koeficientom, na neparnih kondenzatorjih, s čudnim koeficientom.

Črpalni kondenzatorji v množitelju

Z drugimi besedami, v napravi množitelja napetosti enosmernega toka obstaja nekaj prehodnih procesov nastavitve parametra na izhodu, ki ustreza deklarirani. Najlažji način, da to vidimo, je primer podvojitve električne energije. Ko se kondenzator C1 napolni skozi polprevodnik D1 do njegove celotne vrednosti, bo hkrati napolnil drugi kondenzator skupaj z virom električne energije v naslednjem polavalu. C1 nima časa, da bi se popolnoma odklonil naboj C2, tako da pri izhodu ni nobene podvojene potencialne razlike.

S tretjim polavtonom se prvi kondenzator ponovno napolni in nato uporabi potencial za C2. Toda napetost na drugem kondenzatorju že ima nasprotno smer proti prvemu. Zato izhodni kondenzator ni popolnoma napolnjen. Z vsakim novim ciklusom bo električna energija na elementu C1 nagnjena k vnosu, napetost C2 pa na dvakratno vrednost.

Kako izračunati množitelj

Performing naprava izračuna množenje mora začeti iz neobdelanih podatkov, ki so potrebni za bremenskega toka (V), izhodna napetost (Uout), utripanje koeficient (Kp). Najnižja vrednost kondenzatorskih elementov kapacitivnosti izražene v JlF, je podana z: C (n) = 2,85 * n * V / (Kp * Uout), pri čemer je:

• n - število, kolikokrat se vhodna električna energija poveča;
• Tok, ki teče v tovoru (mA);
• Kp - koeficient pulsacije (%);
• Uout je napetost, ki jo prejmete na izhodu naprave (B).

S povečanjem kapacitivnosti, ki jo dobimo dva ali trikrat, dobimo kapacitivnost kondenzatorja na vhodu vezja C1. Taka ocena elementa vam omogoča, da na izhodu takoj dobite celotno vrednost napetosti in ne počakajte, dokler ne mine določeno število obdobij. Ko delovanje obremenitve ni odvisno od hitrosti povečanja električne energije na nazivno izhodno moč, se lahko šteje, da je kapacitivnost kondenzatorja enaka izračunanim vrednostim.

Najboljše je za obremenitev, če faktor valovanja množitelja napetosti na diodah ne preseže 0,1%. Zadostuje tudi prisotnost pulzov do 3%. Vse diode vezja so izbrane iz računanja, tako da lahko prosto prenesejo trenutno moč, kar je dvakratno vrednost v obremenitvi. Formula za izračun naprave z visoko natančnostjo je, kot sledi: n * Uin - (V * (n3 + 9 * N2 / 4 + n / 2) / (12 * f * C)) = Uout, pri čemer je:

• f - napetostna frekvenca na vhodu naprave (Hz);
• C - kapacitivnost kondenzatorja (F).

Prednosti in slabosti

Ko govorimo o prednostih napetostnega množitelja, lahko ugotovimo naslednje:

• Sposobnost prejema znatne količine električne energije na izhodu - več povezav v vezju, večje bo faktor množenja.

• Enostavnost zasnove - vse je sestavljeno na tipičnih povezavah in zanesljivih radijskih elementih, redko neuspešnih.
• Masovne mere - odsotnost okornih elementov, kot je močnostni transformator, zmanjša velikost in težo vezja.

Največja pomanjkljivost katerega koli multiplikacijskega kroga je, da je z uporabo velikega izhodnega toka nemogoče dobiti napajanje tovora.

Zaključek

Izbira množitelja napetosti za določeno napravo. Pomembno je vedeti, da imajo simetrični krogi boljše parametre v smislu faktorja valovanja kot asimetrični. Zato je za občutljive naprave bolj smiselno uporabljati bolj stabilne množilnike. Neuravnoteženo preprosto v proizvodnji, vsebuje manj elementov.