Вы находитесь здесь: Главная > Диоды > Умножители напряжения на диодах — club155ru

Умножители напряжения на диодах — club155ru

Умножители напряжения на диодиках Схемотехника — Конструирование схем

Умножители напряжения на диодах - club155ru

Умножители напряжения — это особые схемы модифицирующие в сторону роста уровень напряжения. Такие схемы обычно совмещают внутри себя две функции: выпрямление и умножение напряжения. Применение умножителей более оправдано в случаях, когда наличие дополнительного повышающего трансформатора не нужно (повышающий трансформатор — элемент довольно непростой, в особенности при высочайшей частоте напряжения, и габаритный) либо не может обеспечить требуемый уровень напряжения (при больших напряжениях высока возможность пробоя меж витками вторичной обмотки трансформатора).

Схемы умножителей, обычно, строятся с внедрением параметров однофазового однополупериодного выпрямителя, работающего на емкостную нагрузку. Этот выпрямитель во время собственной работы может создавать меж определенными точками напряжение, величина которого больше величины входного напряжения. Если разглядеть приведенный в прошлом разделе анализ работы однофазового однополупериодного выпрямителя с емкостной нагрузкой, можно осознать, что нареченными “определенными точками” являются выводы диодика выпрямителя. Если к этим точкам подключить очередной однофазовый однополупериодный выпрямитель, будет получена схема, представленная на рис. 3.4-16 (т. н. несимметричный удвоитель напряжения).

Умножители напряжения на диодах - club155ru

Умножители напряжения на диодах - club155ruРис. 3.4-16. Схема несимметричного удвоителя напряжения (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

Еще одна схема удвоителя напряжения, составленная из 2-ух однофазовых однополупериодных выпрямителей с емкостным фильтром, дана на рис. 3.4-17. Ее именуют симметричным удвоителем напряжения (либо схемой Латура). Входящие в схему выпрямители по входу включены параллельно, а по выходу поочередно.

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

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

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

Умножители напряжения на диодах - club155ruКоэффициент умножения схожих схем можно наращивать, наращивая количество звеньев умножения. На рис. 3.4-18 приведена схема несимметричного умножителя с количеством звеньев типа “два диодика – 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}) либо (U_{вых2} = (2n?1)U_{вх max}). При подключении нагрузки конденсаторы будут временами разряжаться и заряжаться. В итоге, напряжение на выходе схемы окажется несколько ниже и не будет оставаться неизменным. 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 чуть повыше схемы несимметричного удвоителя напряжения.

Следует, но, осознавать, что в реальных схемах есть дополнительные причины, снижающие выходное напряжение умножителя. Это различного рода паразитные емкости, шунтирующие диоды и нагрузку, токи утечки диодов и т. п.

При наличии у вторичной обмотки трансформатора средней точки может быть построение многозвенной симметричной схемы умножителя напряжения (рис. 3.4?19), которая имеет наилучшие характеристики. При работе данной схемы на нагрузку конденсаторы средней цепочки разряжаются только током, проходящим через нагрузку. Убыль заряда восполняется два раза за период от конденсаторов последних цепочек. Благодаря этому, пульсации и падение напряжения на выходе оказываются значительно меньше, чем в обычный несимметричной схеме умножения. Пульсации, обусловленные паразитными емкостями, вообщем 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 увидеть, что при малых значениях n выходное напряжение вырастает практически пропорционально числу каскадов. При увеличении n этот рост замедляется и потом вообщем прекращается. Разумеется, что делать умножители с числом каскадов огромным, чем то, при котором достигается максимум умножения, не имеет смысла. Такое предельное значение n для схемы симметричного умножителя можно отыскать по формуле:

Умножители напряжения на диодах - club155ru( n_max = 2 sqrt{cfrac{fCU_{вх max}}{I_н}} )

При иных равных критериях для несимметричной схемы умножителя наибольшее число каскадов окажется вдвое наименьшим. Для увеличения эффективности умножителей напряжения целенаправлено наращивать частоту питающего напряжения и емкости используемых в умножителе конденсаторов. В рассмотренных схемах в процессе работы на все диоды действует оборотное напряжение (U_{обр max} = 2U_{вх max}).

С внедрением обрисованных выше принципов может быть построение огромного числа различных схем умножения напряжения. Несколько примеров схожих схем приводится на рис. 3.4?20…3.4-23, а на рис. 3.4-24 представлена схема маломощного преобразователя неизменного 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 6

Рис. 3.4-23. Схема умножения на восемь

Рис. 3.4-24. Маломощный преобразователь неизменного напряжения на базе диодного умножителя

< Предшествующая Последующая >

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: