Wanneer stroombaanprobleme opgelos word, is daar tye wanneer dit nodig is om weg te kom van die gebruik van transformators om die uitsetspanning te verhoog. Die rede hiervoor blyk meestal die onmoontlikheid te wees om verhoogde omsetters by toestelle in te sluit as gevolg van hul gewig- en grootte-aanwysers. In so 'n situasie is die oplossing om 'n vermenigvuldigerkring te gebruik.
Voltage Multiplier Definisie
'n Toestel, wat 'n elektrisiteitsvermenigvuldiger beteken, is 'n stroombaan wat jou toelaat om WS- of pulserende spanning na GS om te skakel, maar van 'n hoër waarde. Die toename in die waarde van die parameter by die uitset van die toestel is direk eweredig aan die aantal fases van die stroombaan. Die mees elementêre spanningsvermenigvuldiger wat bestaan, is deur wetenskaplikes Cockcroft en W alton uitgevind.
Moderne kapasitors wat deur die elektroniese industrie ontwikkel is, word gekenmerk deur klein grootte en relatief groot kapasitansie. Dit het dit moontlik gemaak om baie stroombane te herbou en die produk in verskillende toestelle in te voer. 'n Spanningsvermenigvuldiger is saamgestel op diodes en kapasitors wat in hul eie volgorde gekoppel is.
Benewens die funksie om elektrisiteit te verhoog, skakel vermenigvuldigers dit gelyktydig van AC na DC om. Dit is gerieflik omdat die algehele stroombaan van die toestel vereenvoudig word en meer betroubaar en kompak word. Met die hulp van die toestel kan 'n verhoging van tot etlike duisende volts bereik word.
Waar die toestel gebruik word
Vermenigvuldigers het hul toepassing gevind in verskeie soorte toestelle, dit is: laserpompstelsels, X-straalgolfbestralingstoestelle in hul hoëspanningseenhede, vir die agtergrondbeligting van vloeibare kristalskerms, ioontipe pompe, bewegende golflampe, lugioniseerders, elektrostatiese stelsels, partikelversnellers, kopieermasjiene, televisies en ossilloskope met kineskope, asook waar hoë, laestroom GS-elektrisiteit benodig word.
Die beginsel van die spanningsvermenigvuldiger
Om te verstaan hoe die stroombaan funksioneer, is dit beter om na die werking van die sogenaamde universele toestel te kyk. Hier word die aantal fases nie presies gespesifiseer nie, en die uitset elektrisiteit word bepaal deur die formule: nUin=Uout, waar:
- n is die aantal kringstadiums teenwoordig;
- Uin is die spanning wat op die inset van die toestel toegepas word.
Op die aanvanklike oomblik van tyd, wanneer die eerste, sê, positiewe halfgolf na die stroombaan kom, stuur die insetstadiumdiode dit na sy kapasitor. Laasgenoemde word gelaai tot die amplitude van die inkomende elektrisiteit. Met 'n tweede negatiefhalfgolf, die eerste diode is gesluit, en die halfgeleier van die tweede fase laat dit na sy kapasitor gaan, wat ook gelaai is. Plus, die spanning van die eerste kapasitor, wat in serie met die tweede gekoppel is, word by die laaste een gevoeg en die uitset van die kaskade is reeds verdubbel elektrisiteit.
Dieselfde ding gebeur op elke daaropvolgende stadium - dit is die beginsel van 'n spanningsvermenigvuldiger. En as jy na die vordering na die einde kyk, blyk dit dat die uitset-elektrisiteit die inset met 'n sekere aantal kere oorskry. Maar soos in 'n transformator, sal die stroomsterkte hier afneem met 'n toename in die potensiaalverskil - die wet van behoud van energie werk ook.
Skema vir die bou van 'n vermenigvuldiger
Die hele ketting van die stroombaan is saamgestel uit verskeie skakels. Een skakel van die spanningsvermenigvuldiger op die kapasitor is 'n halfgolftipe gelykrigter. Om die toestel te bekom, is dit nodig om twee seriegekoppelde skakels te hê, wat elk 'n diode en 'n kapasitor het. So 'n stroombaan is 'n verdubbelaar van elektrisiteit.
Die grafiese voorstelling van die spanningsvermenigvuldigertoestel in die klassieke weergawe lyk met die diagonale posisie van die diodes. Die rigting van die aanskakeling van die halfgeleiers bepaal watter potensiaal - negatief of positief - teenwoordig sal wees by die uitset van die vermenigvuldiger relatief tot sy gemeenskaplike punt.
Deur stroombane met negatiewe en positiewe potensiale te kombineer, word 'n bipolêre spanningsverdubbelkring by die uitset van die toestel verkry. 'n Kenmerk van hierdie konstruksie is dat as jy die vlak meetelektrisiteit tussen die pool en die gemeenskaplike punt en dit oorskry die insetspanning met 4 keer, dan sal die grootte van die amplitude tussen die pole met 8 keer toeneem.
In die vermenigvuldiger sal die gemeenskaplike punt (wat aan die gemeenskaplike draad gekoppel is) die een wees waar die uitset van die toevoerbron gekoppel is aan die uitset van 'n kapasitor wat met ander seriegekoppelde kapasitors gegroepeer is. Aan die einde van hulle word die uitset-elektrisiteit op ewe elemente geneem - onderskeidelik teen 'n ewe koëffisiënt, op onewe kapasitors, teen 'n onewe koëffisiënt.
Pompkapasitors in die vermenigvuldiger
Met ander woorde, in die toestel van die konstante spanningvermenigvuldiger, is daar 'n sekere verbygaande proses om die uitsetparameter te stel wat ooreenstem met die verklaarde een. Die maklikste manier om dit te sien, is deur elektrisiteit te verdubbel. Wanneer, deur die halfgeleier D1, die kapasitor C1 tot sy volle waarde gelaai word, dan laai dit in die volgende halfgolf, saam met die bron van elektrisiteit, gelyktydig die tweede kapasitor. C1 het nie tyd om sy lading heeltemal op te gee na C2 nie, so die uitset het aanvanklik nie 'n dubbele potensiaalverskil nie.
By die derde halfgolf word die eerste kapasitor herlaai en pas dan 'n potensiaal op C2 toe. Maar die spanning op die tweede kapasitor het reeds 'n teenoorgestelde rigting as die eerste. Daarom is die uitsetkapasitor nie ten volle gelaai nie. Met elke nuwe siklus sal die elektrisiteit op die C1-element na die inset neig, die C2-spanning sal in grootte verdubbel.
Hoebereken vermenigvuldiger
Wanneer die vermenigvuldigingstoestel bereken word, is dit nodig om vanaf die aanvanklike data te begin, wat is: die stroom benodig vir die las (In), die uitsetspanning (Uout), die rimpelkoëffisiënt (Kp). Die minimum kapasitansiewaarde van kapasitorelemente, uitgedruk in uF, word bepaal deur die formule: С(n)=2, 85nIn/(KpUout), waar:
- n is die aantal kere wat die insetelektrisiteit verhoog word;
- In - stroom vloei in die las (mA);
- Kp – pulsasiefaktor (%);
- Uout - spanning ontvang by die uitset van die toestel (V).
Verhoog die kapasitansie verkry deur berekeninge met twee of drie keer, 'n mens verkry die waarde van die kapasitansie van die kapasitor by die inset van stroombaan C1. Hierdie waarde van die element laat jou toe om dadelik die volle waarde van die spanning by die uitset te kry, en nie te wag totdat 'n sekere aantal periodes verby is nie. Wanneer die werk van die las nie afhang van die tempo van styging van elektrisiteit na die nominale uitset nie, kan die kapasitansie van die kapasitor identies aan die berekende waardes geneem word.
Beste vir die las as die rimpelfaktor van die diodespanningsvermenigvuldiger nie 0,1% oorskry nie. Die teenwoordigheid van rimpelings tot 3% is ook bevredigend. Alle diodes van die stroombaan word uit die berekening gekies sodat hulle vrylik 'n stroomsterkte twee keer sy waarde in die las kan weerstaan. Die formule vir die berekening van die toestel met hoë akkuraatheid lyk soos volg: nUin - (In(n3 + 9n2/4 + n/2)/(12 f C))=Uout, waar:
- f – spanningsfrekwensie by die toestelinvoer (Hz);
- C - kapasitorkapasitansie (F).
Voordele ennadele
Praat van die voordele van die spanningsvermenigvuldiger, ons kan op die volgende let:
Die vermoë om aansienlike hoeveelhede elektrisiteit by die uitset te kry - hoe meer skakels in die ketting, hoe groter sal die vermenigvuldigingsfaktor wees
- Eenvoud van ontwerp - alles is saamgestel op standaardskakels en betroubare radio-elemente wat selde misluk.
- Gewig – die afwesigheid van lywige elemente soos 'n kragtransformator verminder die grootte en gewig van die stroombaan.
Die grootste nadeel van enige vermenigvuldigerkring is dat dit onmoontlik is om 'n groot uitsetstroom daaruit te kry om die las aan te dryf.
Gevolgtrekking
Kies van 'n spanningsvermenigvuldiger vir 'n spesifieke toestel. dit is belangrik om te weet dat gebalanseerde stroombane beter parameters het in terme van rimpel as ongebalanseerdes. Daarom, vir sensitiewe toestelle is dit meer doeltreffend om meer stabiele vermenigvuldigers te gebruik. Asimmetries, maklik om te maak, bevat minder elemente.
