Умножители напруги знайшли широке застосування в сучасній електронній техніці. Під помножувачем напруги на увазі пристрій, який дозволяє отримати від змінної напруги - високовольтне постійне. Наприклад, умножители напруги використовують в телевізійній техніці, в електрошокових пристроїв, в медичних приладах і т.п.
Любительська конструкція умножителя напруги
подвоювач напруги
Спочатку розглянемо схему удвоителя напруги.
Симетричний подвоювач напруги або, на прізвище вченого, випрямляч На-туру - це пристрій, що представляє собою два послідовно включених однополуперіодних випрямляча. Воно призначене для живлення навантаження посто-янним напругою. Принципова схема симетричного удвоителя змінно-го напруги дана на рис. 1.
Нехай протягом одного напівперіоду до катода діода VD1 і до анода діода VD2 прикладена позитивна напруга. Діод VD1 буде закритий, і зворотний струм через нього буде малий, а діод VD2 буде відкритий, і через нього буде текти струм, зоря-лишнього конденсатор С2.
Протягом другого напівперіоду до катода діода VD1 і до анода діода VD2 буде докладено негативне напруга. Діод VD1 буде відкритий, і через нього буде текти струм, що заряджає конденсатор С1, а в цей час діод VD2 буде закритий. На-напруга на навантаженні буде в два рази більше, ніж на одному конденсаторі, з огляду на те, що конденсатори включені послідовно. Ємність конденсаторів вибі-рают так, щоб протягом періоду вони не сильно розрядилися. Якщо струм навантаження невеликий і висока частота живильної мережі, то ємність конденсаторів С1 і С2 може бути невеликою.
Реакція навантаження розглядуваного удвоителя - місткість. Найбільш раціо-нально використовувати симетричний подвоювач напруги для забезпечення висо-кого випрямленої напруги, що становить від сотень вольт до декількох ки-ловольт, при потужності навантаження приблизно до 100 Вт і при невеликому струмі навантаження від одиниць до сотень міліампер.
Чим вище частота живильної мережі, тим нижче внутрішній опір подвоїти-теля напруги і тим вище його ефективність. При протіканні через діоди оди-наково постійних складових струму підмагнічування сердечника відсутня. Пульсація на кожному з конденсаторів С1 і С2 дорівнює частоті мережі змінного то-ка, а частота пульсації на навантаженні дорівнює подвоєною частотою мережі живлення.
- відсутність подмагничивания муздрамтеатру трансформатора ТV1;
- можливе функціонування удвоителя напруги без трансформатора.
Недолік: при нерівній величиною споживання навантаженням струму протягом по-луперіодов або при наявності неоднакових ємностей конденсаторів С1 і С2 не справ-ключено виникнення пульсацій випрямленої напруги з частотою маю щей мережі. З цієї причини ємність конденсаторів необхідно вибирати з сущест-венним запасом з урахуванням нерівномірного зменшення ємностей при старінні конденсаторів, а паралельно з кожним конденсатором бажано включити по різі-сторі з однаковими номінальними опорами, які будуть вирівнювати напруги на конденсаторах.
Однофазний умножитель напруги
Для отримання з відносно низького пе-ремінного напруги живильної мережі в кілька разів вищу випрямлений-ве напруга використовують умножители з великим числом діодів і конденсаторів. Збільшити напругу можна в певний ціле число раз, що відображає коефіцієнт множення. Принципова схема однофазного помножите-ля змінної напруги з коефіцієнтом множення 5 показана на рис. 2.
Оскільки вихідна напруга даного помножувача напруги в п'ять разів вище вхідного, кажуть, що коефіцієнт множення дорівнює 5.
Вивчимо принцип дії умножителя напруги, нехтуючи падінням напруги на діодах в прямому включенні. Напруги на вторинній обмотці тран-сформатора можуть бути нерівні умовно при позитивній і при негативної полярності, що має місце в трансформаторі блоку рядкової розгортки, і тому-му при описі принципу дії будемо вказувати ці два напруги, відпо-відно як U1 і U2, окремо . На вхід помножувача з вторинної обмотки транс-форматора ТV1 надходить змінна напруга, причому позитивне напруга U1 докладено до конденсатору С1, а негативне - до катода діода VD1 і конденсатору С2. Конденсатор С1 заряджається через відкритий діод VD1 до на-напруги U1.
При зміні полярності напруги на вторинній обмотці трансформатора ТV1 діод VD1 замкнений. Струм тече по ланцюгу від вторинної обмотки трансформатора ТV1, через конденсатор С2, діод VD2, конденсатор С1 і притікає у вторинну обмот-ку трансформатора. Конденсатор С2 заряджається до напруги, що дорівнює сумі об-ратного напруги U2 на вторинній обмотці трансформатора ТV1 і напруги на зарядженому конденсаторі С1, тобто U1 + U2.
При новій зміні полярності напруги змінного напруги діод VD2 закривається, а діод VDЗ відкривається, і через нього заряджається конденсатор СЗ. До правої обкладанні конденсатора СЗ прикладена сума напруг на зарядженому конденсаторі С2 і на вторинній обмотці трансформатора, тобто U1 + (U1 + U2), а до лівої обкладці прикладена напруга -U1 з зарядженого конденсатора С1. Пос-кольку обидва прикладених до обкладкам конденсатора напруги спрямовані зустрічно, конденсатор СЗ заряджається до різниці напруг: UСЗ = U1 + (U1 + U2) -U1 = U1 + U2.
При черговій зміні полярності змінної напруги на вторинної об-мотку трансформатора ТV1 діод VDЗ закривається, а діод VD4 відкривається. Через відкритий діод VD4 заряджається конденсатор С4. До правої обкладанні конденсатора С4 докладено напруга заряджених конденсаторів С1 і СЗ, а до лівої - напруга на конденсаторі С2 і напруга U2 з вторинної обмотки трансформатора ТV1. Ці два напруги спрямовані зустрічно, тому напруга на конденсатор-торі С4 можна знайти наступним чином: UС4 = U1 + U1 + U2- (U1 + U1-U2) = U1 + U2.
При наступній зміні полярності змінної напруги на обмотці транс-форматора ТV1 діод VD4 закривається, а діод VD5 відкривається, і через нього зоря-жается конденсатор С5. Напруга на конденсаторі С5 - це різниця між прикладеними до його обкладкам напруженнями U1 + UC2 + UС4 і UC1 + UCЗ, що можна записати у вигляді формули: UC5 = U1 + U1 + U2 + U1 + U2- (U1 + U1 + U2) = U1 + U2.
Як бачимо, до конденсаторів C2, Пн, С4 і C5 докладено напруга U1 + U2, а напруга, прикладена до навантаження умножителя, дорівнює сумі напруг на конденсаторах С1, СЗ і С5 з огляду на те, що вони включені послідовно. Напругу на навантаженні дорівнюватиме: URн = U1 + U1 + U2 + U1 + U2 = 3U1 + 2U2.
Зазвичай конструктивно умножители напруги представляють собою соеди-ненние певним чином діоди і конденсатори, залиті епоксидним компа-ундом і виконані у вигляді монолітного компонента.
Умножители напруги використовують для отримання високої напруги, ко-менту, котрим, наприклад, живлять другий анод кінескопа телевізійного приймача з елек-трон-променевою трубкою. У таких помножувачах напруги зазвичай застосовують п'ять діодів і чотири конденсатора або п'ять конденсаторів і шість діодів. Крім того, помножувачі напруги в телевізорах виробляють напруга, що подається на фокусує електрод кінескопа. З цією метою в корпусі умножителя напруги передбачений спеціальний висновок.
Найчастіше в каскадах рядкової розгортки телевізорів використовують не окремі умножители напруги, а високовольтні трансформаторно-випрямні блоки. Такі блоки містять залиті компаундом діоди, конденсатори і строч-ний трансформатор. Використання монолітного умножителя напруги замість високовольтного трансформатора дозволяє підвищити надійність виробу через відсутність зовнішніх з'єднань високовольтних ланцюгів і меншої напруги між обмотками трансформатора.
Гідність умножителя напруги: напруга на всіх конденсаторах, ис-ключая перший, дорівнює сумі напруг на вторинній обмотці трансформатора при його позитивної і негативної полярності.
- потрібна велика кількість діодів, число яких залежить від бажаного коефіцієнта множення;
- необхідно використовувати запасають енергію конденсатори;
- частота пульсації вихідної напруги дорівнює частоті живильної мережі.
Навігація по публікаціям