Мостовая схема высокочастотного умножителя мощности на диодах – Лекция схем умножения напряжения Нагрузочная способность умножителя пропорциональна частоте, величине емкости входящих в его состав конденсаторов и обратно пропорциональна числу звеньев

Содержание

Умножители напряжения на диодах — схемы включения, варианты подключения, утроители, умножители на 4, 5, 6, 8 | РадиоДом

Умножитель напряжения — схема выпрямителя особого типа, амплитуда напряжение на выходе которой теоретически в целое число раз выше, чем на входе. То есть, с помощью удвоителя напряжения можно получить 200 вольт постоянного тока из 100 вольт переменного тока источника, а с помощью умножителя на восемь — 800 вольт постоянного. Это если не учитывать падение напряжения на диодах (0,7 вольт на каждом).
В практике на схемах любая нагрузка будет немного уменьшенной от полученных расчетов. Умножитель содержит в себе конденсаторы и диоды. Нагрузочная способность умножителя пропорциональна частоте, величине емкости входящих в его состав конденсаторов и обратно пропорциональна количеству звеньев.


1. Удвоитель напряжения Латура-Делона-Гренашера

Примечание: отличная нагрузочная способность.


2. Несимметричный умножитель напряжения (Кокрофта-Уолтона)

Примечание: универсальность.
Генераторы Кокрофта-Уолтона применяются во многих областях техники, в частности, в лазерных системах, в источниках высокого напряжения, в системах рентгеновского излучения, подсветке жидкокристаллических экранов, лампах бегущей волны, ионных насосах, электростатических системах, ионизаторах воздуха, ускорителях частиц, копировальных аппаратах, осциллографах, телевизорах и во многих других устройствах, где необходимо одновременно высокое напряжение и постоянный ток.


3. Утроитель, 1-й вариант

Отличная нагрузочная способность.


4. Утроитель, 2-й вариант

Отличная нагрузочная способность.


5. Утроитель, 3-й вариант

Отличная нагрузочная способность.


6. Умножитель на 4, 1-й вариант

Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.


7. Умножитель на 4, 2-й вариант

Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.


8. Умножитель на 4, 3-й вариант

Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.


9. Умножитель на 5

Отличная нагрузочная способность.


10. Умножитель на 6, вариант первый

отличная  нагрузочная способность.


11. Умножитель на 6, вариант второй

Симметричная схема, отличная нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.


12. Умножитель на 8, первая схема подключения

Симметричная схема, отличная нагрузочная способность.


13. Умножитель на 8, вторая схема подключения

Симметричная схема, отличная нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.


14. Умножитель напряжения Шенкеля – Вилларда

Превосходная нагрузочная способность, ступенчатое увеличение напряжения на каждом звене.


15. Умножитель со ступенчатой нагрузочной способностью

Нагрузочная характеристика имеет две области — область низкой мощности – в диапазоне выходных напряжений от 2U до U и область повышенной мощности – при выходном напряжении ниже U.


16. Выпрямитель с вольт добавкой

Наличие дополнительного маломощного выхода с удвоенным напряжением питания.


17. Умножитель из диодных мостов

Хорошая нагрузочная способность. Одна из классических схем умножения напряжения в высоковольтных источниках питания для физических экспериментов. На рисунке изображен удвоитель напряжения, но число каскадов в умножителе может быть увеличено.

radiohome.ru

Умножитель напряжения: принцип работы и схемы

Содержание:

  1. Общие сведения об умножителях напряжения
  2. Принцип работы
  3. Примерный расчет схемы умножителя
  4. Видео

После того как на современном рынке электроники появились миниатюрные конденсаторы, имеющие большую емкость, стало возможным использование в электронных схемах методики, связанной с умножением напряжения. Для этих целей разработано специальное устройство – умножитель напряжения, основой которого являются диоды и конденсаторы, подключенные в определенном порядке. Суть работы этого устройства заключается в преобразовании переменного напряжения, получаемого из низковольтного источника, в высокое напряжение постоянного тока.

Благодаря малым габаритам данных приборов, существенно снизились и конечные размеры проектируемых электронных устройств. Существуют различные варианты данных приборов, в том числе умножитель напряжения Шенкеля и другие схемы, проектируемые для конкретной аппаратуры.

Общие сведения об умножителях напряжения

В электронике к умножителям напряжения относятся специальные схемы, с помощью которых уровень входящего напряжения преобразуется в сторону увеличения. Одновременно эти устройства выполняют еще и функцию выпрямления. Умножители применяются в тех случаях, когда нежелательно использовать в общей схеме дополнительный повышающий трансформатор из-за сложности его устройства и больших размеров.

В некоторых случаях трансформаторы не могут поднять напряжение до требуемого уровня, поскольку между витками вторичной обмотки может случиться пробой. Данные особенности следует учитывать при решении задачи, как сделать различные варианты удвоителей своими руками.

В схемах умножителей обычно используются свойства и характеристики однофазных однополупериодных выпрямителей, работающих на емкостную нагрузку. В процессе работы этих устройств между определенными точками создается напряжение с величиной, превышающей значение входного напряжения. В качестве таких точек выступают выводы диода, входящего в схему выпрямителя. При подключении к ним еще одного такого же выпрямителя, получится схема несимметричного удвоителя напряжения.

Таким образом, каждый умножитель напряжения как повышающее устройство может быть симметричным и несимметричным. Кроме того, все они разделяются на категории первого и второго рода. Схема симметричного умножителя представляет собой две несимметричные схемы, соединенные между собой. У одной из них происходит изменение полярности конденсаторов и проводимости диодов. Симметричные умножители имеют лучшие электрические характеристики, в частности выпрямляемое напряжение обладает удвоенной частотой пульсаций.

Различные типы таких приборов повсеместно используются в электронной аппаратуре и оборудовании. С помощью этих устройств появилась возможность осуществлять умножение и получать напряжение в десятки и сотни тысяч вольт. Сами умножители напряжения отличаются незначительной массой, малыми габаритами, они просты в изготовлении и дальнейшей эксплуатации.

Принцип работы

Для того чтобы представить себе как работает умножитель напряжения, рассматривается простейшая схема однополупериодного устройства, показанного на рисунке. Когда начинает действовать отрицательный полупериод напряжения, диод Д1 открывается и через него осуществляется зарядка конденсатора С1. Заряд должен сравняться с амплитудным значением подаваемого напряжения.

При наступлении периода с положительной волной происходит зарядка следующего конденсатора С2 через диод Д2. В этом случае заряд приобретает высокие удвоенные значения по сравнению с поданным напряжением.

Далее наступает отрицательный полупериод, в течение которого до удвоенного значения заряжается конденсатор С3. Таким же образом, во время дальнейшей смены полупериода, выполняется зарядка конденсатора С4, вновь с удвоенным значением.

Для того чтобы запустить устройство, требуются полные периоды напряжения в количестве нескольких циклов, создающие напряжения на диодах. Величина напряжения, получаемая на выходе, состоит из суммы напряжений конденсаторов С2 и С4, соединенных последовательно и заряжаемых постоянно. В конечном итоге, образуется величина выходного переменного напряжения, которое в 4 раза превышает значение напряжения на входе. В этом и заключается принцип работы умножителя напряжения.

Самый первый конденсатор С1, полностью заряженный, имеет постоянное значение напряжения. То есть, он выполняет функцию постоянной составляющей Ua, применяемой в расчетах. Следовательно, можно и дальше наращивать потенциал умножителя, подключая дополнительные звенья, сделанные по тому же принципу, поскольку напряжение на диодах в каждом из этих звеньев будет равно сумме входного напряжения и постоянной составляющей. За счет этого получается любой коэффициент умножения с требуемым значением. Напряжение на всех конденсаторах, кроме первого будет равным 2х Ua.

Если в умножителе используется нечетный коэффициент, для подключения нагрузки используются конденсаторы, расположенные в верхней части схемы. При четном, наоборот, задействуются нижние конденсаторы.

Примерный расчет схемы умножителя

Перед тем как начинать расчет, задаются основные характеристики устройства. Это особенно важно, когда необходимо изготовить умножитель напряжения своими руками. В первую очередь, это значения входного и выходного напряжения, мощность и габаритные размеры. Следует учитывать и некоторые ограничения, касающиеся параметров напряжения. Его величина на входе должна быть не более 15 кВ, границы диапазона частоты составляют от 5 до 100 кГц.

Рекомендуемое значение выходного высоковольтного напряжения – не выше 150 кВ. Величина выходной мощности умножителя напряжения составляет в пределах 50 Вт, хотя можно создать устройство и с более высокими параметрами, в котором мощность достигает даже 200 Вт.

Выходное напряжение находится в прямой зависимости с токовыми нагрузками и его можно рассчитать с помощью формулы: Uвых = N х Uвх – (I (N3 + +9N2 /4 + N/2)) / 12FC, в которой N соответствует количеству ступеней, I – токовой нагрузке, F – частоте напряжения на входе, С – емкости генератора. Если заранее задать требуемые параметры, данная формула поможет легко рассчитать, какая емкость должна быть у конденсаторов, применяемых в схеме.

electric-220.ru

Шокер на УН (Умножитель напряжения) схема — 5 Апреля 2014 — Электрошокер

Шокер на ун.

Данный вид шокера довольно прост в изготовлении и поэтому любим новичками. Так же его любят те кто гонится за мощностью на выходе. Потерь на умножители почти нет и лампочка от него, при хорошем питании, светится очень ярко. У злого шокера, за счет незначительных потерь на проводах вторички, при том же инверторе и том же питании мощность чуть ниже. На это и склоняются придурки с чушокера, поливая злой шокер и автора. При малых размерах, с использованием аккумуляторов lipo, можно добиться высоких мощностей.

Искра на выходе яркая, голубовато-белая, с очень резким треском. Как психологическое оружие и отпугиватель собак зарекомендовал себя с самой лучшей стороны. И действительно, самому становится страшно, когда видишь такие искры.

А теперь немного познавательной инфы для ебланушек с чушокера. Их любимый умножитель рис 3. (ниже) с капами 2200 * 6кв. Имеет следующие показатели импульса —  5.8мкс при пике 5 кв. Замеры проводил urez83.

Теперь давайте рассмотрим отрицательные стороны шокеров на ун.

1. Параметры импульса полностью зависят от расстояния. Ближе электроды к тушке — выше частота, слабее импульс. На голое тело без дополнительного разрядника вообще не ощущается.

2. Очень короткий импульс. Всего 5 мкс 10 кв..и это при зазоре 0.5 см!!!! Замеры проводил Urez83

3. На высоких частотах жжет кожу, не оказывая воздействия на глубокие ткани. Создает довольно сильные болевые поверхностные ощущения.

4. При бездумном повышении мощности может быть смертельным, охота ли потом сидеть за гопаря?

5. Бесполезные китайские говношокеры работают как раз по этому принципу.

6.Отвратительный пробой одежды(в сравнении с трансформаторными ЭШУ).Яростно почитаемый некоторыми даунами умножитель-не пробивает кожаный ремень.А китайские говношокеры построенные по схеме с умножителем как правило не пробивают даже свитер.На чушокере был чел с ником Эквадорец,который наглядно это демонстрировал,но был закидан говном.Ибо по мнению гречки мощность не дошедшая до тела это тоже мощность 🙂

7.ДЛЯ ТЕХ ДАУНОВ КТО ЕЩЕ НЕ ПОНЯЛ.Умножительный шокер-не более чем страшная трещотка,внушающая противнику ужас внешним видом разряда.»валить» противника данный агрегат не способен..При дибильном повышении мощности(когда некоторые армянские долбаебы закачивают в умножители по нескольку десятков ватт -производит термическое воздействие(глубокие ожоги)засчет охуенной частоты разрядов в единицы а то и десятки килогерц,при приближении выводов умножителя к телу.Небольшой искровой промежуток на выходе ситуацию не спасет.После применения с вероятностью 95% окажется в жопе применявшего.Для тех кто не верит-данный агрегат с гордым названием АКА 22 и мощностью 70 ватт(пиздеж). был испытан 1 из наших пользователей.Последствия можно наблюдать на фото ниже.Воздействие 1 секунда,по словам человека в момент разряда девайс дает лишь сильную боль,никакого эффекта «сковывания мышц» и «моментальной парализации» как пишут некоторые обдолбанные ебланы НЕТУ.На месте применени остается охуенный термический ожог который заживает около месяца.Кстати с таким ожогом можно спокойно сходить в ментовку и накатать заяву за наненесение телесных повреждений и причинение вреда здоровью.

Если до этого вы не делали шокер на ун, лучше вам его собрать и поэкспериментировать. Тем более если вы новичок, собрать свой первый шокер будет намного легче.

Теперь приступим к сборке.

Инвертор подберите тот, который будет лучше подходить вашим аккумуляторам.

1. Инвертор (обведен красным) от оригинала ЗШ, или (мартовская схема). В нашем случае вместо диодного моста будет стоять симметричный умножитель.

Инвертор №1. Прекрасно работает с низковольтным питанием. Запускается от 3.7 в. Отлично работает от 7.4в. Аккумуляторы должны быть способны отдавать большой ток. Сколько способны будут отдать аккумуляторы, столько и будет потреблять схема. Подойдут LiPo (литий полимеры) NiCd (никель-кадмиевые) NiMh (никель-металлгидриды). Не советую ставить Li-Ion (литий-ионные) на таких нагрузках они сильно греются и могут прийти в негодность. Внимание!!! При использовании хороших аккумуляторов в разрыв (+) необходимо поставить дроссель. Ферритовое колечко на котором будет около 20 витков. Можно дернуть уже намотанное со старой материнской платы. Трансформатор На броневом сердечнике (лучше в плане кпд) или Ш-образный (легче мотать) первичная 3+3 витка проводом 0,3-0,4 сложенным в несколько раз (поверх вторички), вторичка 800-1000витков.Мотаем виток к витку, послойно изолируем, а затем пропитываем в медицинском парафине.

И примеры умножителей, ставятся они сразу после трансформатора.

Я лично ставил первый, второй не пробовал. (рис. 1;2)

Конкуренты любят ставить этот умножитель. (рис. 3)


  Инвертор 2. На uc3845. Об расчете частоты и подгонке микросхемы описано тут.

Схема запускается от 9вольт, оптимально питать с 12-14в. Потребление тока фиксированное, 2-3А зависит от настроек. Подходят все виды аккумуляторов. При правильной настройке полевик не должен сильно греться. С использованием данного инвертора баловаться шокером намного дольше, чем с инвертором выше. Мощность при этом соответственно уменьшится. Трансформатор 6-8 витков первичка (поверх вторички) 400 витков вторичка. Мотается послойно виток к витку, с изоляцией через слой. Затем протапливается в жидком-разогретом медицинском парафине.При использовании данного(да и любого однотактного преобразователя) преобразователя необходимо ставить последовательный умножитель.

Последовательный «множик» (рис.4)
 

Далее приведены наиболее известные схемы умножителей напряжения

 

  • Удвоитель напряжения Латура-Делона-Гренашера

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Несимметричный умножитель напряжения (Кокрофта-Уолтона)

Особенности: универсальность, низкая нагрузочная способность

Утроитель, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Утроитель, 2-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Утроитель, 3-й вариант

 

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 4, 1-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 4, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 4, 3-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

  • Умножитель на 5, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 6, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 6, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

  • Умножитель на 8, 1-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 8, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

  • Умножитель напряжения Шенкеля – Вилларда

Особенности: симметричная схема, превосходная нагрузочная способность, ступенчатое увеличение напряжения на каждом звене.

  • Умножитель со ступенчатой нагрузочной способностью

Особенности: нагрузочная характеристика имеет две области — область низкой мощности – в диапазоне выходных напряжений от 2U до U и область повышенной мощности – при выходном напряжении ниже U.

  • Выпрямитель с вольтодобавкой

Особенности: наличие дополнительного маломощного выхода с удвоенным напряжением питания.

  • Умножитель из диодных мостов

Особенности: хорошая нагрузочная способность. Одна из классических схем умножения напряжения в высоковольтных источниках питания для физических экспериментов. На рисунке изображен удвоитель напряжения, но число каскадов в умножителе может быть увеличено.

Ну вот собственно и все, сложного ничего нет. Паяем инверторы, мотаем трансформаторы, цепляем множики, настраиваем и радуемся громкому треску.Также настоятельно не рекомендуется коротить выход УН без разрядника-есть риск выгорания транзисторов генератора,или же диодов в умножителе.

elektroshoker.org

принцип работы, расчет схемы :: SYL.ru

Все чаще и чаще радиолюбители стали интересоваться схемами питания, которые построены по принципу умножения напряжения. Этот интерес связан с появлением на рынке миниатюрных конденсаторов с большой емкостью и повышением стоимости медного провода, который используется для намотки катушек трансформаторов. Дополнительным плюсом упомянутых устройств являются их малые габариты, что значительно снижает конечные размеры проектируемой аппаратуры. А что же представляет собой умножитель напряжения? Этот прибор состоит из подключенных определенным образом конденсаторов и диодов. По сути, это преобразователь переменного напряжения низковольтного источника в высокое постоянное напряжение. А зачем нужен умножитель напряжения постоянного тока?

Область применения

Такое устройство нашло широкое применение в телевизионной аппаратуре (в источниках анодного напряжения кинескопов), медицинском оборудовании (при питании мощных лазеров), в измерительной технике (приборы измерения радиации, осциллографы). Кроме того, оно используется в устройствах ночного видения, в электрошоковых приборах, бытовой и офисной аппаратуре (ксерокопировальные аппараты) и т. д. Умножитель напряжения завоевал такую популярность благодаря возможности формировать напряжение до десятков и даже сотен тысяч вольт, и это при незначительных размерах и массе устройства. Еще один немаловажный плюс упомянутых приборов – это простота изготовления.

Типы схем

Рассматриваемые устройства делятся на симметричные и несимметричные, на умножители первого и второго рода. Симметричный умножитель напряжения получается путем соединения двух несимметричных схем. У одной такой схемы меняется полярность конденсаторов (электролитов) и проводимость диодов. Симметричный умножитель обладает лучшими характеристиками. Одним из главных достоинств является удвоенное значение частоты пульсаций выпрямляемого напряжения.

Принцип работы

На фото показана простейшая схема однополупериодного прибора. Рассмотрим принцип работы. При действии отрицательного полупериода напряжения через открытый диод Д1 начинает заряжаться конденсатор С1 до амплитудного значения поданного напряжения. В тот момент, когда наступает период положительной волны, заряжается (через диод Д2) конденсатор С2 до удвоенного значения поданного напряжения. При начале следующего этапа отрицательного полупериода происходит заряд конденсатора С3 — также до удвоенного значения напряжения, а при смене полупериода и конденсатор С4 также заряжается до указанного значения. Запуск устройства осуществляется за несколько полных периодов напряжения переменного тока. На выходе получается постоянная физическая величина, которая складывается из показателей напряжений последовательных, постоянно заряжаемых конденсаторов С2 и С4. В результате получим величину, в четыре раза большую, чем на входе. Вот по такому принципу и работает умножитель напряжения.

Расчет схемы

При расчете необходимо задать требуемые параметры: выходное напряжение, мощность, переменное входное напряжение, габариты. Не следует пренебрегать и некоторыми ограничениями: входное напряжение не должно превышать 15 кВ, частота его колеблется в пределах 5-100 кГц, значение на выходе — не более 150 кВ. На практике применяют устройства с выходной мощностью 50 Вт, хотя реально сконструировать умножитель напряжения с выходным показателем, приближающимся к 200 Вт. Значение выходного напряжения напрямую зависит от тока нагрузки и определяется по формуле:

U вых = N*U вх – (I (N3 + +9N2 /4 + N/2)) / 12FC, где

I – ток нагрузки;

N – число ступеней;

F – частота входного напряжения;

С – емкость генератора.

Таким образом, если задать значение выходного напряжения, тока, частоты и количества ступеней, возможно высчитать необходимую емкость конденсаторов.

www.syl.ru

Умножители напряжения на диодах — Club155.ru

 

Умножители напряжения — это специальные схемы преобразующие в сторону увеличения уровень напряжения. Такие схемы обычно совмещают в себе две функции: выпрямление и умножение напряжения. Применение умножителей наиболее оправдано в случаях, когда наличие дополнительного повышающего трансформатора нежелательно (повышающий трансформатор — элемент достаточно сложный, особенно при высокой частоте напряжения, и габаритный) или не может обеспечить требуемый уровень напряжения (при высоких напряжениях высока вероятность пробоя между витками вторичной обмотки трансформатора).

Схемы умножителей, как правило, строятся с использованием свойств однофазного однополупериодного выпрямителя, работающего на емкостную нагрузку. Этот выпрямитель во время своей работы может создавать между определенными точками напряжение, величина которого больше величины входного напряжения. Если рассмотреть приведенный в предыдущем разделе анализ работы однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостной нагрузкой, можно понять, что названными “определенными точками” являются выводы диода выпрямителя. Если к этим точкам подключить еще один однофазный однополупериодный выпрямитель, будет получена схема, представленная на рис. 3.4-16 (т.н. несимметричный удвоитель напряжения).

 


Рис. 3.4-16. Схема несимметричного удвоителя напряжения (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

 

Еще одна схема удвоителя напряжения, составленная из двух однофазных однополупериодных выпрямителей с емкостным фильтром, дана на рис. 3.4-17. Ее называют симметричным удвоителем напряжения (или схемой Латура). Входящие в схему выпрямители по входу включены параллельно, а по выходу последовательно.

 


Рис. 3.4-17. Симметричный удвоитель напряжения (схема Латура)

 

При положительной полуволне входного напряжения работает выпрямитель на диоде VD1, заряжая конденсатор C1, а при отрицательной полуволне — выпрямитель на диоде VD2, заряжающий конденсатор C2. В результате и C1, и C2 заряжаются до уровня входного напряжения, а при их последовательном включении суммарное напряжение равно удвоенному входному.

Основное преимущество схемы Латура перед несимметричным удвоителем напряжения (рис. 3.4-16) состоит в том, что рабочее напряжение обоих конденсаторов составляет \(U_{вх max}\).

Коэффициент умножения подобных схем можно увеличивать, наращивая количество звеньев умножения. На рис. 3.4-18 приведена схема несимметричного умножителя с количеством звеньев типа “два диода – два конденсатора”, равным \(n\).

 


Рис. 3.4-18. Схема несимметричного n-звенного умножителя напряжения

 

Когда нагрузка отсутствует, на выходе данной схемы генерируется напряжение \(U_{вых1} = 2nU_{вх max}\) или \(U_{вых2} = (2n‑1)U_{вх max}\). При подключении нагрузки конденсаторы будут периодически разряжаться и заряжаться. В результате, напряжение на выходе схемы окажется несколько ниже и не будет оставаться постоянным. В общем случае соблюдается соотношение:

\( U_{вых1} = 2 n U_{вх max} — \cfrac{I_н}{fC} \left( \cfrac{2}{3} n^3 + \cfrac{1}{4} n^2 — \cfrac{1}{6} n \right) \),

где \(f\) — частота входного напряжения.

 

Приведенная формула верна и для описанной выше схемы несимметричного удвоителя напряжения.

Следует, однако, понимать, что в реальных схемах существуют дополнительные факторы, снижающие выходное напряжение умножителя. Это разного рода паразитные емкости, шунтирующие диоды и нагрузку, токи утечки диодов и т.п.

При наличии у вторичной обмотки трансформатора средней точки возможно построение многозвенной симметричной схемы умножителя напряжения (рис. 3.4‑19), которая имеет лучшие параметры. При работе данной схемы на нагрузку конденсаторы средней цепочки разряжаются только током, проходящим через нагрузку. Убыль заряда восполняется дважды за период от конденсаторов крайних цепочек. Благодаря этому, пульсации и падение напряжения на выходе оказываются существенно меньше, чем в простой несимметричной схеме умножения. Пульсации, обусловленные паразитными емкостями, вообще отсутствуют. Среднее значение выходного напряжения рассматриваемой схемы можно вычислить по формуле:

\( U_{вых} = 2nU_{вх max} — \cfrac{I_н}{fC} \left( \cfrac{1}{6} n^3 + \cfrac{1}{4} n^2 + \cfrac{1}{3} n \right) \)

 

 


Рис. 3.4-19. Схема симметричного n-звенного умножителя напряжения

 

Можно заметить, что при малых значениях n выходное напряжение растет почти пропорционально числу каскадов. При увеличении n этот рост замедляется и затем вообще прекращается. Очевидно, что делать умножители с числом каскадов большим, чем то, при котором достигается максимум умножения, не имеет смысла. Такое предельное значение n для схемы симметричного умножителя можно найти по формуле:

\( n_max = 2 \sqrt{\cfrac{fCU_{вх max}}{I_н}} \)

При прочих равных условиях для несимметричной схемы умножителя максимальное число каскадов окажется в два раза меньшим. Для повышения эффективности умножителей напряжения целесообразно увеличивать частоту питающего напряжения и емкости применяемых в умножителе конденсаторов. В рассмотренных схемах в процессе работы на все диоды действует обратное напряжение \(U_{обр max} = 2U_{вх max}\).

С использованием описанных выше принципов возможно построение большого числа разнообразных схем умножения напряжения. Несколько примеров подобных схем приводится на рис. 3.4‑20…3.4-23, а на рис. 3.4-24 представлена схема маломощного преобразователя постоянного напряжения с применением диодного умножителя [5].

 


Рис. 3.4-20. Схемы умножения на три

 

 


Рис. 3.4-21. Схемы умножения на четыре

 

 


Рис. 3.4-22. Схемы умножения на шесть

 

 


Рис. 3.4-23. Схема умножения на восемь

 

 


Рис. 3.4-24. Маломощный преобразователь постоянного напряжения на основе диодного умножителя

 


 

< Предыдущая   Следующая >

www.club155.ru

Сайт:: Паятель — Коллекция схем умножителей напряжения

Умножитель напряжения —  схема выпрямителя особого типа, амплитуда напряжение на выходе которой теоретически в целое число раз выше, чем на входе. То есть, с помощью удвоителя напряжения можно получить 200 В постоянного тока из 100 В переменного тока источника, а с помощью умножителя на четыре — 400 В постоянного. Это если не учитывать падение напряжения на диодах (0,7В на каждом). 

В реальных схемах любая нагрузка будет уменьшать полученное напряжение. Умножитель содержит в себе конденсаторы и диоды. Нагрузочная способность умножителя пропорциональна частоте, величине емкости входящих в его состав конденсаторов и обратно пропорциональна числу звеньев.

А теперь, к Вашему вниманию —  «экспонаты» коллекции:

  • Удвоитель напряжения Латура-Делона-Гренашера

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Несимметричный умножитель напряжения (Кокрофта-Уолтона)

Особенности: универсальность, низкая нагрузочная способность.

Генераторы Кокрофта-Уолтона применяются во многих областях техники, в частности, в лазерных системах, в источниках высокого напряжения, в системах рентгеновского излучения, подсветке жидкокристаллических экранов, лампах бегущей волны, ионных насосах, электростатических системах, ионизаторах воздуха, ускорителях частиц, копировальных аппаратах, осциллографах, телевизорах и во многих других устройствах, где необходимо одновременно высокое напряжение и постоянный ток.

  • Утроитель, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Утроитель, 2-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Утроитель, 3-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 4, 1-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 4, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 4, 3-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

  • Умножитель на 5, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 6, 1-й вариант

Особенности: хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 6, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

  • Умножитель на 8, 1-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

  • Умножитель на 8, 2-й вариант

Особенности: симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

  • Умножитель напряжения Шенкеля – Вилларда

Особенности: симметричная схема, превосходная нагрузочная способность, ступенчатое увеличение напряжения на каждом звене.

  • Умножитель со ступенчатой нагрузочной способностью

Особенности: нагрузочная характеристика имеет две области — область низкой мощности – в диапазоне выходных напряжений от 2U до U и область повышенной мощности – при выходном напряжении ниже U.

  • Выпрямитель с вольтодобавкой

Особенности: наличие дополнительного маломощного выхода с удвоенным напряжением питания.

  • Умножитель из диодных мостов

Особенности: хорошая нагрузочная способность. Одна из классических схем умножения напряжения в высоковольтных источниках питания для физических экспериментов. На рисунке изображен удвоитель напряжения, но число каскадов в умножителе может быть увеличено.

Источники:

http://electros.wallst.ru/index.html

http://ru.wikipedia.org/wiki/Генератор_Кокрофта-Уолтона

payalo.at.ua

Удвоитель напряжения

Удвоитель постоянного напряжения
(однополупериодный)

Удвоитель напряжения означает, что напряжение на его выходе в два раза выше чем на выходе обычного выпрямителя. Удвоители, также как и обычные выпрямители, бывают двух типов: однополупериодные и двухполупериодные. На рисунке справа представлена схема обычного однополупериодного удвоителя с положительным напряжением на выходе. Однополупериодным умножителям напряжения присущи теже недостатки, что и аналогичным выпрямителям. Можно увидеть, что частота заряда конденсатора C1 равна частоте входного напряжения. Т.е. он заряжается один раз за период. Между этими циклами зарядки идёт цикл разрядки такой же длительности. Поэтому в этой схеме необходимо серьёзно отнестись к сглаживанию пульсаций.

 

Двухполупериодный удвоитель напряжения

Но более распространён двухполупериодный удвоитель напряжения. Сразу надо сказать, что как предыдущая схема, так и эта, может быть подключена к сети переменного напряжения напрямую, минуя трансформатор. Это если требуется напряжение, вдвое превышающее сетевое и не требуется гальваническая развязка с сетью.
В этом случае серьёзно повышаются требования к соблюдению техники безопасности!

Схема удвоителя напряжения
(двухполупериодный)

Резистор R0, как обычно, установлен для ограничения импульсов тока в диодах. Его значение сопротивления невелико и, как правило не превышает сотен ом. Резисторы R1 и R2 необязательны. Они установлены параллельно конденсаторам C1 и C2 для того, чтобы обеспечить разряд конденсаторов после отключения от сети и от нагрузки. Также, они обеспечивают выравнивание напряжения на C1 и C2.

Работа удвоителя очень похожа на работу обычного двухполупериодного выпрямителя. Разница в том, что здесь выпрямитель в каждом из полупериодов нагружен на свой конденсатор и заряжает его до амплитудного значения переменного напряжения. Удвоенное выходное напряжение получается путём сложения напряжения на конденсаторах.

В тот момент, когда напряжение в точке А относительно точки B положительно, через диод D1 заряжается конденсатор C1. Его напряжение практически равно амплитуде переменного напряжения вторичной обмотки конденсатора. В следующий полупериод напряжение в точке А отрицательно по отношению к точке B. В этом момент ток идёт через диод D2 и заряжает конденсатор C2 до такого же амплитудного значения. Так как конденсаторы соединены последовательно по отношению к нагрузке, то мы получаем сумму напряжений на этих конденсаторах, т.е. удвоенное напряжение.

Конденсаторы C1 и C2 желательно должны иметь одинаковую ёмкость. Напряжение этих электролитических конденсаторов должно превышать амплитудное значение переменного напряжения. Также должны быть равны и номиналы резисторов R1 и R2.

 

katod-anod.ru