Принцип на работа на напрежението множител

При решаване на проблеми с електрическите вериги има случаи, когато е необходимо да се избегне използването на трансформатори за увеличаване на изходното напрежение. Причината за това е най-често невъзможността да се включат в устройствата преобразуватели поради техните параметри за тегло и размер. В такава ситуация изходът е използването на мултиплицираща верига.

Дефиниция на мултипликатора на напрежението

Устройството, с което се разбира мултипликаторът на електричеството, е схема, която ви позволява да конвертирате AC напрежение или пулсиране на постоянна, но по-висока стойност. Увеличаването на стойността на параметъра на изхода на устройството е пряко пропорционално на броя на каскадите на веригата. Най-елементарният от съществуващите мултипликатори на напрежението е измислен от учените Cockcroft и Walton.

Модерните кондензатори, разработени от електронната индустрия, се характеризират с малки размери и относително голям капацитет. Това позволи да се реконструират много схеми и да се въведе продукта в различни устройства. Множителят на напрежението се монтира на диоди и кондензатори, свързани в техния ред.

В допълнение към функцията за увеличаване на електроенергията, мултипликаторите едновременно го преобразуват от променлива в константа. Това е удобно, защото общата схема на устройството е опростена и става по-надеждна и компактна. С помощта на устройството можете да постигнете увеличение до няколко хиляди волта.

Къде да използвате устройството

Мултипликатори намерили приложение в различни видове устройства са: система лазер помпа, рентгенови дължина на вълната радиационни устройства в тяхното високо напрежение единица за осветяване на дисплея на кристалната структура на течност, помпи йонен тип, бягаща тръби, йонизатори въздух, електростатични системи, ускорители на частици, машини за копиране, телевизори и осцилоскопи CRT, и там, където е високо ток постоянен малък ток.

Принцип на работа на напрежението множител

За да разберете как веригата работи, е по-добре да погледнете работата на така нареченото универсално устройство. Тук броят на етапите не е точно посочен, а изходното електричество се определя от формулата: n * Uin = Uout, където:

• n е броят на каскадите, присъстващи във веригата;
• Uin е напрежението, приложено към входа на устройството.

В началния момент от времето, когато първата верига пристига в схемата, да речем положителна половин вълна, диодът на входния етап я предава на своя кондензатор. Последното се зарежда до амплитудата на входящата електроенергия. При втората отрицателна половин вълна, първият диод е затворен, а полупроводникът на втория етап го освобождава от кондензатора, който също се зарежда. Плюс това, напрежението на първия кондензатор, свързан последователно с втория, се добавя към последното и на изхода на каскадата, вие получавате два пъти електричеството.

Във всяка последователна каскада, същото се случва - това е принципът на напрежението мултиплицира. И ако погледнете прогреса до края, се оказва, че изходното електричество надвишава вложения в неограничен брой пъти. Но както и в трансформатора, настоящият интензитет тук ще намалее с увеличаване на потенциалната разлика - законът за опазване на енергията също работи.

Изграждането на мултипликатора

Цялата верига на веригата е сглобена от няколко връзки. Една връзка на напрежението мултипликатор на кондензатор е токоизправител на половин вълна тип. За да се получи устройството е необходимо да има две серийно свързани връзки, всяка от които има диод и кондензатор. Тази схема е удвояване на електроенергията.

Графичното представяне на устройството за умножаване на напрежението в класическата версия изглежда като диагоналната позиция на диодите. От посоката на включване на полупроводници зависи от това кой потенциал - отрицателен или положителен, ще бъде налице на изхода на мултипликатора спрямо неговата обща точка.

При комбиниране на вериги с отрицателни и положителни потенциали на изхода на устройството, двуполюсен напрежение удвояване. Особеността на тази конструкция е, че ако измерим нивото на електроенергия между полюс и обща точка и надвишава входното напрежение с 4 пъти, тогава величината на амплитудата между полюсите ще се увеличи вече с 8 пъти.

В мултипликатора една обща точка (която е свързана с общия проводник) е тази, в която изходът на източника на захранване е свързан към терминала на кондензатора, групиран с други серийно свързани кондензатори. В крайна сметка те извеждат изходното електричество на равномерни елементи - с равен коефициент, съответно на нечетните кондензатори, с нечетен коефициент.

Изпомпване на кондензатори в множител

С други думи, в устройството на мултипликатора на постоянен ток има известен преходен процес на задаване на параметъра на изхода, съответстващ на декларирания. Най-лесният начин да видите това е с примера за удвояване на електроенергията. Когато кондензаторът С1 се зарежда през полупроводниковият D1 до пълната му стойност, той едновременно ще зарежда втория кондензатор заедно с източника на електричество в следващата половин вълна. C1 няма време да се откаже напълно от заряда си C2, така че на изхода там е на първо място няма удвоена потенциална разлика.

С третата половина на вълната, първият кондензатор се презарежда и след това прилага потенциала на C2. Но напрежението на втория кондензатор вече има противоположна посока към първата. Ето защо изходният кондензатор не е напълно зареден. При всеки нов цикъл електроенергията на елемент С1 ще има тенденция към входа, напрежение С2 до два пъти стойността.

Как да изчислим мултипликатора

При изчисляване на множителя е необходимо да се отхвърлят първоначалните данни, които са: токът, необходим за товара (In), изходното напрежение (Uout), коефициента на пулсация (Kp). Минималната стойност на капацитета на кондензаторните елементи, изразена в μF, се определя от формулата: C (n) = 2.85 * n * In / (Kp * Uout)

• n - броя, колко пъти се увеличава входящата електроенергия;
• Токов поток в товара (mA);
• Kp - коефициент на пулсация (%);
• Uout е напрежението, получено на изхода на устройството (В).

Чрез увеличаване на капацитета, получен два или три пъти, капацитетът на кондензатора на входа на веригата С1 се получава. Такъв рейтинг на елемента ви позволява да получите на изхода веднага пълната стойност на напрежението, и не чакайте, докато определен период от време са преминали. Когато натоварването не зависи от степента на увеличение на електричеството до номиналната мощност, капацитетът на кондензатора може да се приеме за идентичен с изчислените стойности.

Най-добре е да се зареди, ако коефициентът на множител пулсации на напрежението в целия диоди не надвишава 0,1%. Задоволително е и наличието на пулсации до 3%. Всички диоди схема, избрана от изчислението, че те са свободни да издържат на силата на тока, до два пъти стойността на товара. Формулата за изчисляване на устройство с висока точност, е както следва: п * Uin - (В * (n3 + 9 * n2 / 4 + п / 2) / (12 * е * C)) = Uout, където:

• f - честота на напрежението на входа на устройството (Hz);
• C - капацитет на кондензатора (F).

Предимства и недостатъци

Говорейки за предимствата на мултипликатора на напрежението, можем да отбележим следното:

• Способността да се получават значителни количества електроенергия на изхода - колкото повече връзки в схемата, толкова по-голям ще бъде мултипликационният коефициент.

• Опростеността на дизайна - всичко се сглобява на типични връзки и надеждни радио елементи, рядко се проваля.
• Масови размери - липсата на тромави елементи, като например трансформатор на мощност, намалява размера и теглото на веригата.

Най-големият недостатък на която и да е мултиплицираща верига е, че е невъзможно да се получи чрез използването на големия изходен ток за захранване на товара.

заключение

Избор на множител на напрежението за конкретно устройство. Важно е да се знае, че симетричните схеми имат по-добри параметри по отношение на вълновия фактор, отколкото асиметричните. Поради това за по-чувствителните устройства е по-целесъобразно да се използват по-стабилни множители. Небалансирано прости в производството, съдържат по-малко елементи.