Kapag nilulutas ang mga problema sa circuit, may mga pagkakataong kinakailangan na lumayo sa paggamit ng mga transformer upang mapataas ang boltahe ng output. Ang madalas na dahilan nito ay ang imposibilidad ng pagsasama ng mga step-up converter sa mga device dahil sa kanilang mga tagapagpahiwatig ng timbang at laki. Sa ganoong sitwasyon, ang solusyon ay gumamit ng multiplier circuit.
Voltage Multiplier Definition
Ang isang device, na nangangahulugang multiplier ng kuryente, ay isang circuit na nagbibigay-daan sa iyong i-convert ang AC o pulsating na boltahe sa DC, ngunit may mas mataas na halaga. Ang pagtaas sa halaga ng parameter sa output ng device ay direktang proporsyonal sa bilang ng mga yugto ng circuit. Ang pinaka-elementarya na multiplier ng boltahe ay naimbento ng mga siyentipiko na sina Cockcroft at W alton.
Ang mga modernong capacitor na binuo ng industriya ng electronics ay nailalarawan sa pamamagitan ng maliit na sukat at medyo malaking kapasidad. Ginawa nitong posible na muling buuin ang maraming circuit at ipakilala ang produkto sa iba't ibang device. Isang boltahe multiplier ang na-assemble sa mga diode at capacitor na konektado sa sarili nilang pagkakasunud-sunod.
Bilang karagdagan sa pagpapaandar ng pagtaas ng kuryente, sabay-sabay na kino-convert ito ng mga multiplier mula AC patungong DC. Ito ay maginhawa dahil ang pangkalahatang circuitry ng aparato ay pinasimple at nagiging mas maaasahan at compact. Sa tulong ng device, maaaring makamit ang pagtaas ng hanggang ilang libong volt.
Kung saan ginagamit ang device
Nahanap ng mga multiplier ang kanilang aplikasyon sa iba't ibang uri ng device, ito ay: laser pumping system, X-ray wave radiation device sa kanilang mga high voltage unit, para sa backlighting na mga liquid crystal display, ion-type na pump, travelling wave lamp, mga air ionizer, electrostatic system, particle accelerators, copying machine, telebisyon at oscilloscope na may mga kinescope, gayundin kung saan kinakailangan ang mataas, mababang kasalukuyang DC na kuryente.
Ang prinsipyo ng boltahe multiplier
Upang maunawaan kung paano gumagana ang circuit, mas mabuting tingnan ang pagpapatakbo ng tinatawag na unibersal na aparato. Dito ang bilang ng mga yugto ay hindi eksaktong tinukoy, at ang output ng kuryente ay tinutukoy ng formula: nUin=Uout, kung saan:
- Ang n ay ang bilang ng mga yugto ng circuit na naroroon;
- Ang Uin ay ang boltahe na inilapat sa input ng device.
Sa unang sandali ng oras, kapag ang una, sabihin nating, positive half-wave ay dumating sa circuit, ang input stage diode ay ipinapasa ito sa capacitor nito. Ang huli ay sinisingil sa amplitude ng papasok na kuryente. Sa pangalawang negatibokalahating alon, ang unang diode ay sarado, at ang semiconductor ng ikalawang yugto ay hinahayaan itong pumunta sa kapasitor nito, na sinisingil din. Dagdag pa, ang boltahe ng unang kapasitor, na konektado sa serye sa pangalawa, ay idinaragdag sa huli at ang output ng cascade ay nadoble na ng kuryente.
Gayundin ang nangyayari sa bawat kasunod na yugto - ito ang prinsipyo ng isang multiplier ng boltahe. At kung titingnan mo ang pag-unlad hanggang sa dulo, lumalabas na ang output ng kuryente ay lumampas sa input sa isang tiyak na bilang ng beses. Ngunit tulad ng sa isang transpormer, ang kasalukuyang lakas dito ay bababa sa pagtaas ng potensyal na pagkakaiba - gumagana din ang batas ng konserbasyon ng enerhiya.
Scheme para sa pagbuo ng multiplier
Ang buong chain ng circuit ay binuo mula sa ilang mga link. Ang isang link ng multiplier ng boltahe sa kapasitor ay isang half-wave type rectifier. Upang makuha ang aparato, kinakailangan na magkaroon ng dalawang mga link na konektado sa serye, ang bawat isa ay may diode at isang kapasitor. Ang naturang circuit ay isang dobleng kuryente.
Ang graphical na representasyon ng boltahe na multiplier device sa klasikong bersyon ay nakikita sa dayagonal na posisyon ng mga diode. Tinutukoy ng direksyon ng pag-switch sa mga semiconductor kung aling potensyal - negatibo o positibo - ang makikita sa output ng multiplier na may kaugnayan sa karaniwang punto nito.
Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga circuit na may mga negatibo at positibong potensyal, isang bipolar voltage doubler circuit ay nakuha sa output ng device. Ang isang tampok ng konstruksiyon na ito ay kung susukatin mo ang antaskuryente sa pagitan ng poste at ng common point at lumampas ito sa input voltage ng 4 na beses, pagkatapos ay tataas ng 8 beses ang magnitude ng amplitude sa pagitan ng mga pole.
Sa multiplier, ang common point (na nakakonekta sa common wire) ay ang isa kung saan ang output ng supply source ay konektado sa output ng isang capacitor na nakapangkat sa iba pang mga series-connected capacitor. Sa dulo ng mga ito, ang output ng kuryente ay kinukuha sa kahit na mga elemento - sa isang even coefficient, sa mga kakaibang capacitor, ayon sa pagkakabanggit, sa isang kakaibang coefficient.
Pumping capacitors sa multiplier
Sa madaling salita, sa device ng constant voltage multiplier, mayroong isang tiyak na lumilipas na proseso ng pagtatakda ng output parameter na naaayon sa ipinahayag. Ang pinakamadaling paraan upang makita ito ay sa pamamagitan ng pagdodoble ng kuryente. Kapag, sa pamamagitan ng semiconductor D1, ang kapasitor C1 ay sinisingil sa buong halaga nito, pagkatapos ay sa susunod na kalahating alon, ito, kasama ang pinagmumulan ng kuryente, ay sabay na sinisingil ang pangalawang kapasitor. Ang C1 ay walang oras upang ganap na ibigay ang singil nito sa C2, kaya ang output ay walang dobleng potensyal na pagkakaiba sa una.
Sa ikatlong kalahating alon, ang unang capacitor ay nire-recharge at pagkatapos ay naglalapat ng potensyal sa C2. Ngunit ang boltahe sa pangalawang kapasitor ay mayroon nang kabaligtaran na direksyon sa una. Samakatuwid, ang output capacitor ay hindi ganap na sisingilin. Sa bawat bagong cycle, ang kuryente sa C1 na elemento ay mapupunta sa input, ang C2 boltahe ay magdodoble sa laki.
Paanokalkulahin ang multiplier
Kapag kinakalkula ang multiplication device, kailangang magsimula sa paunang data, na: ang kasalukuyang kinakailangan para sa load (In), ang output voltage (Uout), ang ripple coefficient (Kp). Ang pinakamababang halaga ng kapasidad ng mga elemento ng kapasitor, na ipinahayag sa uF, ay tinutukoy ng formula: С(n)=2, 85nIn/(KpUout), kung saan:
- Ang n ay ang dami ng beses na tumaas ang input ng kuryente;
- In - kasalukuyang dumadaloy sa load (mA);
- Kp – pulsation factor (%);
- Uout - boltahe na natanggap sa output ng device (V).
Pagtaas ng kapasidad na nakuha sa pamamagitan ng mga kalkulasyon ng dalawa o tatlong beses, nakukuha ng isa ang halaga ng kapasidad ng kapasitor sa input ng circuit C1. Ang halagang ito ng elemento ay nagbibigay-daan sa iyo upang agad na makuha ang buong halaga ng boltahe sa output, at hindi maghintay hanggang lumipas ang isang tiyak na bilang ng mga panahon. Kapag ang trabaho ng load ay hindi nakadepende sa rate ng pagtaas ng kuryente sa nominal na output, ang capacitance ng capacitor ay maaaring kunin na magkapareho sa mga kinakalkula na halaga.
Pinakamahusay para sa load kung ang ripple factor ng diode voltage multiplier ay hindi lalampas sa 0.1%. Ang pagkakaroon ng mga ripples hanggang 3% ay kasiya-siya din. Ang lahat ng mga diode ng circuit ay pinili mula sa pagkalkula upang malaya silang makatiis ng kasalukuyang lakas nang dalawang beses ang halaga nito sa pagkarga. Ang formula para sa pagkalkula ng device na may mataas na katumpakan ay ganito ang hitsura: nUin - (In(n3 + 9n2/4 + n/2)/(12 f C))=Uout, kung saan:
- f – dalas ng boltahe sa input ng device (Hz);
- C - capacitor capacitance (F).
Mga benepisyo atdisadvantages
Sa pagsasalita tungkol sa mga pakinabang ng multiplier ng boltahe, mapapansin natin ang sumusunod:
Ang kakayahang makakuha ng malaking halaga ng kuryente sa output - kung mas maraming link sa chain, mas magiging mas malaki ang multiplication factor
- Simplicity ng disenyo - lahat ay binuo sa karaniwang mga link at maaasahang elemento ng radyo na bihirang mabigo.
- Timbang – ang kawalan ng malalaking elemento gaya ng power transformer ay nagpapababa sa laki at bigat ng circuit.
Ang pinakamalaking disbentaha ng anumang multiplier circuit ay ang imposibleng makakuha ng malaking output current mula dito para palakasin ang load.
Konklusyon
Pagpili ng boltahe multiplier para sa isang partikular na device. mahalagang malaman na ang mga balanseng circuit ay may mas mahusay na mga parameter sa mga tuntunin ng ripple kaysa sa mga hindi balanse. Samakatuwid, para sa mga sensitibong device, mas kapaki-pakinabang na gumamit ng mas matatag na multiplier. Asymmetrical, madaling gawin, naglalaman ng mas kaunting elemento.
