Умножител на напрежението: принцип на работа, схема на веригата

Все повече радиолюбители се интересуват от електрически вериги, изградени на принципа на умножаване на напрежението. Този интерес е свързан с появата на пазара на миниатюрни кондензатори с голям капацитет и увеличаване на цената на меден проводник, който се използва за навиване на бобини на трансформатори. Допълнително предимство на тези устройства е техният малък размер, което значително намалява крайните размери на проектираното оборудване. И какво е напрежение множител? Това устройство се състои от свързани кондензатори и диоди. По същество, това е AC преобразувател за източник на ниско напрежение в високо напрежение. И защо се нуждаем от множител на напрежението постоянен ток?

сфера на приложение

Такова устройство е намерило широко приложение в телевизионното оборудване (в източници на анодно напрежение на фотокамерите), в медицинската апаратура (при захранване на мощни лазери), в измервателната апаратура (измервателни уреди за излъчване, осцилографи). В допълнение, тя се използва в устройства за нощно виждане, в електрошокови устройства, домакински и офис оборудване (фотокопирни машини) и др. Умножителят на напрежението е натрупал такава популярност поради възможността да формира напрежения до десетки и дори стотици хиляди волта, и с малки размери и маса на устройството. Друг важен плюс на споменатите устройства е лесното производство.

Видове схеми

Разглежданите устройства се разделят на симетрични и асиметрични, мултипликатори от първи и втори вид. Симетричният множител на напрежението се получава чрез свързване на две асиметрични вериги. Една такава верига променя полярността на кондензаторите (електролитите) и проводимостта на диодите. Симетричният множител е с най-добра производителност. Едно от основните предимства е двойната стойност на честотата на пулсациите на изправеното напрежение.

Принцип на действие

На снимката е показана най-простата схема на полуволно устройство. Обмислете принципа на действие. Под действието на полупериода на отрицателно напрежение през отворения диод D1, кондензаторът C1 започва да се зарежда до амплитудната стойност на приложеното напрежение. В този момент, когато започва периодът на положителната вълна, кондензаторът С2 се зарежда (чрез диод D2) до два пъти стойността на приложеното напрежение. В началото на следващия етап на отрицателния полупериод, кондензаторът С3 се зарежда - също така до два пъти стойността на напрежението, а при промяна на полупериода кондензаторът С4 също се зарежда до зададената стойност. Стартирането на устройството се извършва за няколко пълни периоди на напрежение променлив ток. Изходът е постоянна физическа величина, която е сумата от индексите на напрежението на последователни, постоянно зареждани кондензатори С2 и С4. В резултат на това получаваме четири пъти по-голяма стойност от входа. Съгласно този принцип умножителят на напрежение работи.

Схема за изчисление

При изчисляване е необходимо да се зададат необходимите параметри: изходно напрежение, мощност, променливо входно напрежение, размери. Някои ограничения не трябва да се пренебрегват: входното напрежение не трябва да надвишава 15 kV, честотата му варира между 5-100 kHz, изходната стойност не трябва да надвишава 150 kV. На практика се използват устройства с изходна мощност от 50 W, въпреки че е реалистично да се проектира множител на напрежението с изходен индикатор, приближаващ 200 W. Стойността на изходното напрежение зависи от тока на натоварване и се определя по формулата:

U out = N * U в - (I (N3 + + 9N2 / 4 + N / 2)) / 12FC, където

I е ток на натоварване;

N е броят на стъпките;

F е честотата на входното напрежение;

C - капацитет на генератора.

Така, ако зададете стойността на изходното напрежение, ток, честота и брой етапи, е възможно да се изчисли необходимото кондензатор капацитет.