Умножители напряжения
Умножителем напряжения называют устройство, на выходе которого можно получить напряжение, в любое число раз превышающее напряжение на его входе. Другими словами, умножитель - это устройство, преобразующее переменное напряжение в постоянное, превышающее амплитуду входного переменного напряжения. К числу достоинств можно отнести небольшие габариты и массу, стабильность работы. К недостаткам же относятся низкий ток нагрузки, небольшой КПД и, как следствие, небольшая мощность. Умножители напряжения чаще применяют в устройствах, где не требуется значительный ток в нагрузке, но важно высокое напряжение. Например, в телике (телевизор) стоит умножитель напряжения. В основном на его выходе образуется напряжение в 25 кВ для питания ускоряющего электрода кинескопа.
Как всегда, начнем с простого - удвоитель напряжения показан на рисунке 1.
nota bene: входное напряжение любого умножителя должно быть переменным!
Рис. 1 - Несимметричный удвоитель напряжения
В отрицательный полупериод входного напряжения кондер С1 заряжается до амплитудного значения входного напряжения - Um. Во время положительного полупериода начинает заряжаться С2 до значения UC2 = Um + UC1 = 2Um, т. е. на выходе получается удвоенное значение амплитуды входного напряжения. Все очень просто.
Нетрудно заметить, что если прилепить ешчё диод с кондером, то получится утроитель напряжения:
Рис. 2 - Утроитель напряжения
В положительный полупериод С1 заряжается через VD1 до значения Um. В следующий полупериод С2 заряжается через VD2 до значения, равного сумме напряжений на кондере С1 и Um, т. е. UC2 = UC1 + Um = 2Um. В следующий (третий) положительный полупериод, когда прошла повторная зарядка С1 через диод VD1, диод VD2 закрывается, кондер С2 разряжается через диод VD3 на С3, зарядив последний до 2Um, т. е. до удвоенного амплитудного значения. По окончанию заряда С1 нагрузка окажется под суммарным напряжением кондеров С1 и С3. Поскольку на кондере С3 удвоенное значение напряжения, на нагрузке выделяется напряжение Uвых = UC1 + UC3 = 3Um. Добавляя диод с кондером получаем напряжение, в любое число раз больше входного, что и требовалось доказать.
Ахтунг: до амплитудного значения напряжения заряжается только первый кондер. На каждом последующем напряжение больше на величину входного. Другими словами, необходимо обеспечить защиту схемы от электрического пробоя, т. е. использовать диоды и кондеры на соответствующее напряжение.
|
