Помножувачі напруги. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Помножувачі напруги

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

Коментарі до статті

У статті описані основні варіанти помножувачів напруги, що застосовуються в різних електронних пристроях, і наведені розрахункові співвідношення. Цей матеріал буде цікавий радіоаматорам, які займаються розробкою апаратури, в якій використовуються помножувачі.

У сучасних радіоелектронних пристроях помножувачі знайшли широке застосування. Вони використовуються в телевізійній та медичній апаратурі (джерела анодної напруги кінескопів, живлення малопотужних лазерів), у вимірювальній техніці (осцилографи, прилади для вимірювання рівня та доз радіоактивного випромінювання), в приладах нічного бачення та електрошокових пристроях, побутових та офісних електронних пристроях ( "люстра Чижевського", ксерокопіювальні апарати) та багатьох інших галузях техніки. Сталося це завдяки головним властивостям помножувачів - можливості формувати високу, до кількох десятків і сотень тисяч вольт, напругу при малих габаритах та масі. Ще одна їх важлива перевага - простота розрахунку та виготовлення.

Помножувач напруги складається з включених певним чином діодів і конденсаторів і є перетворювачем напруги змінного струму низьковольтного джерела у високу напругу постійного струму.

Принцип його зрозумілий з рис. 1, на якому наведена схема однопівперіодного помножувача. Розглянемо процеси, що відбуваються в ньому, поетапно.

Помножувачі напруги

Під час дії негативного напівперіоду напруги конденсатор С1 заряджається через відкритий діод VD1 до амплітудного значення прикладеної напруги U. Коли до входу помножувача прикладена напруга позитивного напівперіоду, конденсатор С2 через відкритий діод VD2 заряджається до напруги 2Ua. Під час наступного етапу – негативного напівперіоду – через діод VD3 до напруги 2U заряджається конденсатор C3. І. нарешті, при черговому позитивному напівперіод до напруги 2U заряджається конденсатор С4.

Очевидно, що запуск помножувача відбувається за кілька періодів змінної напруги. Постійна вихідна напруга складається з напруг на послідовно включених конденсаторах С2 і С4, що постійно заряджаються, і становить 4Ua.

Зображений на рис. 1 помножувач відноситься до послідовних помножувачів. Існують також паралельні помножувачі напруги, для яких потрібна менша ємність конденсатора на ступінь множення. На рис. 2 наведена схема такого однонапівперіодного помножувача.

Помножувачі напруги

Найчастіше застосовують послідовні помножувачі. Вони універсальніші, напруга на діодах і конденсаторах розподілені рівномірно, можна реалізувати більше щаблів множення. Мають свої переваги та паралельні помножувачі. Однак такий недолік, як збільшення напруги на конденсаторах зі збільшенням числа ступенів множення, обмежує їх застосування до вихідної напруги приблизно 20 кВ.

На рис. 3 і 4 наведені схеми двонапівперіодних помножувачів. До переваг першої (рис. 3) слід віднести такі: до конденсаторів С1, C3 прикладено тільки амплітудне напруження, навантаження на діоди рівномірне, досягається хороша стабільність вихідної напруги. Другий помножувач, схема якого наведена на рис. 4. відрізняють такі якості, як можливість забезпечення високої потужності, простота у виготовленні, рівномірний розподіл навантаження між компонентами, велика кількість ступенів множення.

Помножувачі напруги

У таблиці наведено типові значення параметрів та область застосування помножувачів напруги.

Помножувачі напруги

При розрахунку помножувача слід задати його основні параметри: вихідну напругу, вихідну потужність, вхідну змінну напругу, необхідні габарити, умови роботи (температура, вологість).

Крім того, необхідно врахувати деякі обмеження: вхідна напруга може бути не більше ніж 15 кВ, частота змінної напруги обмежена в межах 5...100 кГц. вихідна напруга - трохи більше 150 кВ, інтервал робочої температури від -55 до +125*З, а вологості - 0...100 %. На практиці розробляють і застосовують помножувачі з вихідною потужністю до 50 Вт, хоча реально досяжні значення 200 Вт і більше.

Вихідна напруга помножувача залежить від струму навантаження. За умови, що вхідна напруга і частота постійні, вона визначається формулою: Uвих = N · Nвх - [1 (N3 + 9N2/4 + N/2)]/12FC, де I - струм навантаження. A; N – число ступенів помножувача; F – частота вхідної напруги. Гц; С - ємність конденсатора ступеня, ф. Задаючи вихідну напругу, струм. частоту і число щаблів, з неї обчислюють необхідну ємність конденсатора щаблі.

Ця формула наведена до розрахунку послідовного помножувача. У паралельному для отримання того ж вихідного струму необхідна ємність менша. Так, якщо в послідовному ємність конденсатора 1000 пФ, то для триступеневого паралельного помножувача буде потрібно ємність 1000 пФ / 3 = 333 пФ. У кожному наступному ступені такого помножувача слід застосовувати конденсатори з великою номінальною напругою.

Зворотна напруга на діодах і робоча напруга конденсаторів у послідовному помножувачі дорівнює повному розмаху вхідної напруги.

При практичній реалізації помножувача слід приділити особливу увагу вибору його елементів, їх розміщення та ізоляційних матеріалів. Конструкція повинна забезпечувати надійну ізоляцію, щоб уникнути виникнення коронного розряду, який знижує надійність помножувача, призводить до виходу його з ладу.

Якщо потрібно змінити полярність вихідної напруги, полярність включення діодів слід змінити на зворотну.

Автор: Д.Садченков, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Шовкова нитка проводить світло 26.10.2009

Як показали вчені зі США, шовк – відповідний матеріал для світловодів.

Медики не втомлюються вигадувати нові прилади, якими можна оснастити людський організм, а матеріалознавці шукають матеріали, за допомогою яких вдасться керувати цими приладами та отримувати від них інформацію. Зокрема, для цього потрібні біосумісні світловоди – вони дозволять, наприклад, спілкуватися з датчиками, які міряють вміст глюкози у крові або стежать за появою у тілі пацієнта небезпечних вірусів.

Вчені з університету Тафтса та Іллінойського університету вирішили зробити біосумісний світловод із шовку. Для цього вони розчинили кокони шовкопряда та отримали досить густу рідину. Цю рідину, як крем на пиріг, нанесли на крем'яну пластинку і після висихання розчинника отримали прямолінійні та вигнуті шовкові волокна.

Якщо в рідину для їх виготовлення додати речовини, що підсилюють світло, таке волокно виявиться непоганим світловодом, у чому переконалися дослідники.

Інші цікаві новини:

▪ Підводний квантовий комунікаційний канал

▪ Котлети з повітря

▪ Паніка серед мишей

▪ Процесори Intel Xeon D-2100

▪ Чіпи пам'яті Elpida XDR DRAM

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Гірлянди. Добірка статей

▪ стаття Ангел-охоронець. Крилатий вислів

▪ стаття Як виростає нова квітка? Детальна відповідь

▪ стаття Приймальник матеріалів, напівфабрикатів та готових виробів. Типова інструкція з охорони праці