Објашњени кругови за умножавање напона

Уређај електронског кола који се користи за појачавање напона до 2к реда пуњењем кондензатора из нижег улазног напона познат је као удвостручивач напона.

Струја наелектрисања се пребацује на такав начин да је у било којој идеалној ситуацији напон који се ствара на излазу тачно два пута већи од напона на улазу.

Најједноставнији мултипликатор напона помоћу диода

Најједноставнији облик круг удвостручивача напона су врста исправљача који узима улаз у облику напона наизменичне струје (АЦ) и производи двоструку величину (ДЦ) напона као излаз.

Једноставне диоде се користе као преклопни елементи, а улаз у облику пуког наизменичног напона користи се за погон ових диода у преклопном стању.

Потребан је додатни погонски круг како би се контролисала брзина пребацивања у случају да се употребљавају удвостручивачи напона од једносмерног ка једносмерном напону, јер се не могу пребацити на горе наведени начин.

У круговима претварача напона једносмерне у једносмерну струју најчешће је потребан још један додатни уређај који се назива прекидачки елемент и који се може лако и директно управљати, на пример у транзистору.

Дакле, када користи преклопни елемент, он не мора да зависи од напона на прекидачу, као што је случај у једноставном облику изменичног и једносмерног напона.

Удвостручивач напона је врста склопа за умножавање напона. Већина кругова удвостручивача напона, са неколико изузетака, могу се гледати у облику мултипликатора вишег реда у једном степену. Такође, већа количина умножавања напона постиже се када постоје каскадно идентични ступњеви који се користе заједно.

Виллард Цирцуит

Коло Вилларда има једноставан састав који се састоји од диоде и кондензатора. С једне стране, где Виллардово коло пружа корист у погледу једноставности, с друге стране је такође познато да производи излаз који има карактеристике мрешкања, а који се сматрају врло лошим.

Слика 1.Виларско коло

У основи, Виллардово коло је облик склопа диодних стезаљки. Негативни високи циклуси се користе за пуњење кондензатора до вршног наизменичног напона (Впк). Таласни облик наизменичне струје као улаз заједно са стабилном ДЦ суперпозицијом кондензатора чини излаз.

Вредност једносмерне струје таласног облика се помера коришћењем ефекта кола на њему. Будући да диода стеже негативне врхове таласног облика наизменичног напона на вредност 0В (у стварности је –ВФ, што је мали напон преднапон диоде), позитивни врхови излазног таласног облика су 2Впк.

Врх до врха је тешко изравнати, јер је енормне величине у вредности од 2Впк, па се стога може изравнати само када се коло ефикасно трансформише у било који други софистициранији облик.

Негативни високи напон се напаја магнетроном помоћу овог кола (који се састоји од диоде у обрнутом облику) у микроталасној пећници.

Греинацхер-ово коло

Греинарцхер-ов удвостручивач напона показао се бољим од Виллардовог кола тако што се значајно побољшао додавањем неких додатних компоненти за малу цену.

У условима оптерећења отвореног круга утврђено је да се мрешкање веома смањило, најчешће до стања нуле, али отпор оптерећења и вредност кондензатора који се користе играју важну улогу и утичу на струја која се вуче.

Слика 2. Греинацхер-ово коло

Стадијум ћелије Виллард прати круг да би радио помоћу степена детектора коверте или вршног детектора.

Ефекат вршног детектора је такав да се већи део таласа уклања док се излаз вршног напона као такав чува.

Хеинрицх Греинацхер је прва особа која је изумела ово коло 1913. године (које је објављено 1914. године) како би обезбедила напон од 200-300 В који му је био потребан за свој јонометар, што је опет био његов нови изум.

Захтев за изумом овог кола да би се добио толики напон настао је зато што је снага коју су снабдевале циришке електране била само 110 В наизменичне струје и због тога била недовољна.

Хајнрих је ову идеју више развио 1920. године и проширио је на каскаду множитеља. Већину времена људи ову каскаду мултипликатора изумио Хеинрицх Греинацхер изговара као Виллардову каскаду која је нетачна и нетачна.

Ова каскада мултипликатора позната је и под називом Цоцкрофт-Валтон по научницима Јохн Цоцкрофт и Ернест Валтон који су изградили машину за убрзавање честица и поново открили коло самостално 1932. године.

Употреба две Греинацхерове ћелије које имају поларитете насупрот једна другој, али се покрећу из истог извора наизменичне струје, могу проширити концепт ове врсте топологије на напонско четвероструко коло.

Два појединачна излаза се користе за уклањање резултата преко њих. Уземљење улаза и излаза истовремено у овом колу је сасвим немогуће, као што је случај са мостним кругом.

Бридге Цирцуит

Врста топологије коју Делоново коло користи за удвостручавање напона позната је као топологија моста.

Утврђено је да је једна од уобичајених примена ове врсте делонових кола у телевизорима са катодном цевчицом. Делоново коло у овим телевизорима је коришћено како би се обезбедило е.х.т. напајање напоном.

Слика 3. Напонски квадруплер - две Греинацхерове ћелије супротних поларитета

Много је опасности и проблема повезаних са стварањем напона већих од 5кВ, као и крајње неекономичност у трансформатору, углавном у опреми која је домаћа опрема.

Али е.х.т. од 10кВ основни је захтев црно-белих телевизора, док телевизори у боји захтевају још више ех.т.

Постоје различити начини и средства којима е.х.т. таквих димензија се постижу као што су: удвостручавање напона на мрежном трансформатору у оквиру вањског намотаја на њега помоћу удвостручивача напона или применом удвостручивача напона на таласни облик на линијским завојницама.

Два вршна детектора која се састоје од полуталаса у кругу су функционално слична ћелијама вршног детектора пронађеним у Греинацхеровом колу.

Полуцикли који су супротни један од другог долазног таласног облика користе се за рад сваке од две ћелије детектора врха. Утврди се да је излаз увек двоструко већи од вршног улазног напона, јер су излази који су произведени у серији.

Слика 4. Двоструки напон моста (Делон)

Преклопљени кондензаторски кругови

Напон извора једносмерне струје може се удвостручити коришћењем диода-кондензаторских кола која су довољно једноставна и описана су у горњем одељку претходи удвостручивању напона употребом кола хеликоптера.

Дакле, ово је ефикасно у претварању једносмерне струје у наизменичну пре него што прође кроз удвостручивач напона. Да би се постигли и изградили склопови који су ефикаснији, склопни уређаји се покрећу од спољног сата који добро функционише и у погледу сечења и множења и може се постићи истовремено.

Слика 5.

Преклопни удвостручивач напона кондензатора постигнут једноставним пребацивањем наелектрисаних кондензатора из паралелног у низОве врсте кола су познате као преклопљени кондензаторски кругови.

Апликације које се напајају ниским напоном су оне које посебно користе овај приступ, јер интегрисани кругови имају потребу за напајањем одређене количине напона, што је више од онога што батерија заиста може да испоручи или произведе.

У већини случајева увек је на располагању интегрисани круг сигнал такта, па је због тога непотребно имати било које друго додатно коло или је за његово генерисање потребно само мало кола.

Дакле, дијаграм на слици 5 шематски приказује најједноставнији облик конфигурације преклопљеног кондензатора. На овом дијаграму постоје два кондензатора која су паралелно наелектрисана на исти напон.

Након овог кондензатори су пребачени у серију након искључивања напајања. Дакле, произведени излазни напон је двоструко већи од напона напајања или улаза у случају да је излаз изведен из два серијска кондензатора.

Постоје различите врсте преклопних уређаја који се могу користити у таквим склоповима, али МОСФЕТ уређаји су најчешће коришћени преклопни уређаји у случају интегрисаних кола.

Слика 6. Шематски приказ удвостручивача напона пумпе за пуњење

Дијаграм на слици 6 шематски приказује један од осталих основних концепата „пумпе за пуњење“. Улазни напон користи се за прво пуњење Цп, кондензатора пумпе за пуњење.

Након тога, излазни кондензатор, Ц0 се пуни серијским пребацивањем са улазним напоном што резултира пуњењем Ц0 двоструко више од улазног напона. Да би се Ц0 успешно напунила, можда ће бити потребно да пумпа за пуњење траје много циклуса.

Али када се постигне стабилно стање, једина битна ствар за кондензатор пумпе за пуњење, Цп је пумпање наелектрисања у малим количинама, што је еквивалент пуњењу које се из излазног кондензатора Ц0 напаја у оптерећење.

Валовитост се формира на излазном напону када се Ц0 делимично испразни у терет док је одвојен од пумпе за пуњење. Ова валовитост формирана у овом процесу има карактеристику краћег времена пражњења и лако се филтрира, а самим тим ове карактеристике их чине мањим за фреквенције за веће фреквенције такта.

Дакле, за било коју одређену валовитост, кондензатори могу бити мањи. Максимална количина такта за све практичне сврхе у интегрисаним круговима обично се креће у опсегу од стотина кХз.

Дицксон пумпа за пуњење

Дицксонова пумпа за пуњење, позната и као Дицксон мултипликатор, састоји се од каскаде диодних / кондензаторских ћелија где импулсни такт покреће доњу плочу сваког кондензатора.

Сматра се да је коло модификација Цоцкцрофт-Валтон мултипликатора, али са једином изузетком прекидачког сигнала који даје улаз једносмерне струје са сатним возовима уместо наизменичног улаза, као што је случај са Цоцкцрофт-Валтон мултипликатором.

Основни захтев Диксоновог мултипликатора је да тактни импулси фаза међусобно супротстављених треба да покрећу алтернативне ћелије. Али, у случају удвостручивача напона, приказаног на слици 7, потребан је само један тактни сигнал, јер постоји само једна фаза множења.

Слика 7. Дицксон-дуплирник напона пумпе за пуњење

Кола у којима се најчешће и често користе Дицксонови мултипликатори су интегрисани кругови у којима је напон напајања, на пример из било које батерије, мањи од оног који захтева кола.

Чињеница да су сви полупроводници који су овде коришћени у основи слични делује као предност за произвођаче интегрисаних кола.

Стандардни логички блок који се најчешће налази и користи у бројним интегрисаним круговима су МОСФЕТ уређаји.

То је један од разлога зашто се диоде много пута замењују транзисторима овог типа, али су такође повезане на функцију у облику диоде.

Овај распоред је познат и као МОСФЕТ са жичаним диодама. Дијаграм на слици 8 приказује Дицксонов удвостручивач напона који користи ову врсту МОСФЕТ уређаја са побољшањем типа н-канала са диодама.

Слика 8. Дицксон-ов удвостручивач напона који користи МОСФЕТ-ове ожичене диодама

Основни облик диксонове пумпе за пуњење претрпео је многа побољшања и варијације. Већина ових побољшања односи се на смањење смањења ефекта који ствара транзисторски напон одвода. Ово побољшање се сматра значајним у случају да је улазни напон мали као у случају нисконапонске батерије.

Излазни напон је увек интеграл вишекратника улазног напона (два пута у случају удвостручивача напона) када се користе идеални преклопни елементи.

Али у случају када се једноћелијска батерија користи као улазни извор заједно са МОСФЕТ прекидачима, излаз у таквим случајевима је далеко мањи од ове вредности јер ће доћи до пада напона на транзисторима.

Због изузетно ниског пада напона у укљученом кругу који користи дискретне компоненте, Сцхоттки диода се сматра добрим избором као преклопни елемент.

Али дизајнери интегрисаних кола углавном преферирају употребу МОСФЕТ-а јер је лакше доступан који више него надокнађује присуство недостатака и високу сложеност у колу које је присутно у МОСФЕТ уређајима.

Да бисмо то илустровали, узмимо пример: номинални напон мелодије од 1,5 В присутан је у алкалној батерији.

Излаз у овом стању може се удвостручити на 3,0В помоћу удвостручивача напона заједно са идеалним преклопним елементима који имају пад напона од нуле.

Али пад напона одводног извора МОСФЕТ-а са диодама када је у стању укључености мора бити на минимуму једнаком напонском прагу, који је обично у вредности од 0,9 В.

Излазни напон може се двоструким напоном успешно подићи само за приближно 0,6 В до 2,1 В.

Повећање напона у кругу не може се постићи без употребе више степени у случају да се такође узме у обзир пад на завршном транзистору за заглађивање.

С друге стране, напонски ступањ типичне Сцхоттки диоде износи 0,3 В. излазни напон произведен удвостручивачем напона биће у опсегу од 2,7 В ако се користи Сцхоттки диода, односно 2,4 В ако се користи диода за заглађивање.

Кондензатори са унакрсном спрегом

Укрштено спојени склопни кондензаторски кругови познати су по томе што је улазни напон врло низак. Једноћелијска батерија може бити потребна у опреми коју покреће бежична батерија, као што су пејџери и Блуетоотх уређаји, како би се непрекидно напајало кад се испразни испод волта.

Слика 9. Двоструки напон са преклопљеним кондензаторским напоном

Транзистор К2 се искључује у случају да је сат низак. Истовремено, транзистор К1 се укључује ако је сат висок, што резултира пуњењем кондензатора Ц1 на напон Вн. горња плоча Ц1 је гурнута према горе да удвостручи Вин у случају да Ø1 пређе у висину.

Да би се овај напон могао приказати као излаз, прекидач С1 се истовремено затвара. Такође, истовремено се дозвољава пуњење Ц2 укључивањем К2.

Улоге компонената су обрнуте у следећем полуциклусу: Ø1 ће бити низак, С1 ће се отворити, Ø2 ће бити висок и С2 ће се затворити.

Тако се алтернативно са сваке стране кола, излазни напон напаја са 2Вин. губитак настао у овом колу је низак јер недостају МОСФЕТ-ови ожичени диодама и проблеми прага напона повезани са њим.

Једна од осталих предности кола је што удвостручује фреквенцију валовања, јер су присутна два удвостручивача напона који ефикасно напајају излаз из фазних сатова.

Основни недостатак овог кола је тај што је утврђено да су залутале капацитивности Дицкинсоновог множитеља много мање значајне од овог кола и да због тога представљају највећи део губитака који настају у овом колу.

Учтивост: хттпс://ен.википедиа.орг/вики/Волтаге_доублер