Τι είναι οι πολλαπλασιαστές τάσης;

Ο πολλαπλασιαστής τάσης αναφέρεται σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που αποτελείται από διόδους και πυκνωτές που πολλαπλασιάζει ή αυξάνει την τάση και επίσης μετατρέπει το AC σε DC, ο πολλαπλασιασμός της τάσης και η διόρθωση του ρεύματος γίνεται χρησιμοποιώντας πολλαπλασιαστής τάσης . Η διόρθωση του ρεύματος από AC σε DC επιτυγχάνεται με μια δίοδο και μια αύξηση της τάσης επιτυγχάνεται με την επιτάχυνση των σωματιδίων προωθώντας το υψηλό δυναμικό που παράγεται από πυκνωτές.

Πολλαπλασιαστής τάσης

Ένας συνδυασμός διόδου και πυκνωτή δημιουργεί ένα βασικό κύκλωμα πολλαπλασιαστή τάσης Η είσοδος AC δίνεται στο κύκλωμα από μια πηγή ισχύος όπου η διόρθωση του ρεύματος και η επιτάχυνση σωματιδίων από τον πυκνωτή δίνει μια αυξημένη τάση εξόδου DC. Η τάση εξόδου μπορεί να είναι πολλές φορές υψηλότερη από την τάση εισόδου, οπότε το κύκλωμα φορτίου πρέπει να διαθέτει υψηλή αντίσταση.

Σε αυτό το κύκλωμα διπλασιασμού τάσης, η πρώτη δίοδος διορθώνει το σήμα και η έξοδος του ισοδυναμεί με την μέγιστη τάση από τον μετασχηματιστή που έχει διορθωθεί ως ανορθωτής μισού κύματος. Ένα σήμα AC μέσω του πυκνωτή επιτυγχάνει επιπλέον τη δεύτερη δίοδο, και στην προοπτική του DC που παρέχεται από τον πυκνωτή, αυτό κάνει την έξοδο από τη δεύτερη δίοδο να κάθεται πάνω από την πρώτη. Σε αυτές τις γραμμές, η έξοδος από το κύκλωμα είναι διπλάσια από την μέγιστη τάση του μετασχηματιστή, μείον τη δίοδο που πέφτει.

Οι ποικιλίες του κυκλώματος και της ιδέας είναι προσβάσιμες για να παρέχουν μια ικανότητα πολλαπλασιαστή τάσης σχεδόν οποιασδήποτε μεταβλητής. Εφαρμόζοντας τον ίδιο κανόνα του να κάθεται ένας ανορθωτής πάνω από ένα εναλλακτικό και η χρήση χωρητικής σύζευξης δίνει τη δυνατότητα ενός τύπου συστήματος βημάτων να προχωρήσει.

Ταξινόμηση πολλαπλασιαστή τάσης:

Η ταξινόμηση του πολλαπλασιαστή τάσης βασίζεται στην αναλογία της τάσης εισόδου προς την τάση εξόδου και, ως εκ τούτου, τα ονόματα έχουν δοθεί ως

Διπλασιαστές τάσης
Τριπλό Τάσης
Τετραπλή τάση

Διπλασιασμός τάσης:

Το κύκλωμα διπλασιασμού τάσης αποτελείται από δύο διόδους και δύο πυκνωτές, όπου κάθε συνδυασμός κυκλώματος διόδων-πυκνωτών μοιράζεται θετική και αρνητική μεταβολή επίσης η σύνδεση δύο πυκνωτών οδηγεί σε διπλή τάση εξόδου για μια δεδομένη τάση εισόδου.

“Διάγραμμα καλωδίωσης διακόπτη διπλής κατεύθυνσης ”

Διπλή τάση

Παρομοίως, κάθε αύξηση σε συνδυασμό συνδυασμού διόδου-πυκνωτή πολλαπλασιάζει την τάση εισόδου όπου η τάση Tripler δίνει Vout = 3 Vin και η τετραπλή τάση δίνει Vout = 4 Vin.

Υπολογισμός της τάσης εξόδου

Για τον πολλαπλασιαστή τάσης ο υπολογισμός τάσης εξόδου είναι σημαντικός λαμβάνοντας υπόψη τη ρύθμιση τάσης και το ποσοστό κυματισμού είναι σημαντικό.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Που

Vout = τάση εξόδου του πολλαπλασιαστή τάσης Ν σταδίου

Ν = όχι. των σταδίων (δεν είναι ο αριθμός του πυκνωτή διαιρούμενο με το 2).

Εφαρμογές τάσης εξόδου

Σωλήνες Cathode Ray
Σύστημα ακτίνων Χ, λέιζερ
Αντλίες ιόντων
Ηλεκτροστατικό σύστημα
Ταξιδεύοντας κύμα σωλήνα

Παράδειγμα

Εξετάστε ένα σενάριο όπου απαιτείται τάση εξόδου 2,5 Kv με είσοδο 230 v, στην περίπτωση αυτή, απαιτείται πολλαπλασιαστής τάσης πολλαπλών σταδίων όπου το D1-D8 δίνει διόδους και 16 πυκνωτές 100 uF / 400v πρέπει να συνδεθούν για να επιτευχθεί Έξοδος 2,5 Kv.

Χρησιμοποιώντας τον τύπο

Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2

= sqrt 2 x 230 x 8

“πώς λειτουργεί ένα fet; ”

= 2,5 Kv (περίπου)

Στην παραπάνω εξίσωση, το 16/2 υποδεικνύει ότι κανένας πυκνωτής / 2 δεν δίνει τον αριθμό των σταδίων.

“μισή αθροιστική και πλήρης αθροιστική διαφορά ”

2 Πρακτικά παραδείγματα

1. Ένα παράδειγμα λειτουργίας του κυκλώματος πολλαπλασιαστή τάσης για παραγωγή DC υψηλής τάσης από σήμα AC.

Διάγραμμα μπλοκ που δείχνει κύκλωμα πολλαπλασιαστή τάσης

Το σύστημα αποτελείται από μια μονάδα πολλαπλασιαστή τάσης 8 σταδίων. Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση του φορτίου ενώ οι δίοδοι χρησιμοποιούνται για διόρθωση. Καθώς εφαρμόζεται το σήμα AC, λαμβάνουμε τάση σε κάθε πυκνωτή, ο οποίος διπλασιάζεται περίπου με κάθε στάδιο. Έτσι, μετρώντας την τάση στο 1^αγστάδιο διπλασιασμού τάσης και το τελευταίο στάδιο, παίρνουμε το απαιτούμενο υψηλής τάσης . Δεδομένου ότι η έξοδος είναι πολύ υψηλή τάση, δεν είναι δυνατή η μέτρησή της χρησιμοποιώντας ένα απλό πολύμετρο. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιείται κύκλωμα διαχωριστή τάσης. Ο διαχωριστής τάσης αποτελείται από 10 αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά. Η έξοδος λαμβάνεται μεταξύ των δύο τελευταίων αντιστάσεων. Η ληφθείσα έξοδος πολλαπλασιάζεται έτσι με 10 για να πάρει την πραγματική έξοδο.

2. Γεννήτρια Marx

Με την ανάπτυξη ηλεκτρονικών συσκευών στερεάς κατάστασης, οι συσκευές στερεάς κατάστασης καθίστανται όλο και πιο κατάλληλες για εφαρμογές παλμικής ισχύος. Θα μπορούσαν να παρέχουν στα παλμικά συστήματα ισχύος συμπαγή, αξιοπιστία, υψηλό ρυθμό επανάληψης και μεγάλη διάρκεια ζωής. Η αύξηση των γεννητριών παλμικής ισχύος που χρησιμοποιούν συσκευές στερεάς κατάστασης εξαλείφει τους περιορισμούς των συμβατικών εξαρτημάτων και υπόσχεται ότι η τεχνολογία παλμικής ισχύος θα χρησιμοποιηθεί ευρέως σε εμπορικές εφαρμογές. Ωστόσο, οι συσκευές εναλλαγής στερεάς κατάστασης όπως το MOSFET ή το Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) που διατίθενται τώρα έχουν βαθμολογία μόνο έως μερικά κιλά Volts.

Τα περισσότερα από τα συστήματα παλμικής ισχύος απαιτούν πολύ υψηλότερες βαθμολογίες τάσης. Ο διαμορφωτής Marx είναι ένα μοναδικό κύκλωμα που προορίζεται για πολλαπλασιασμό τάσης, όπως φαίνεται παρακάτω. Παραδοσιακά, χρησιμοποιούσε κενά σπινθήρων ως διακόπτες και αντιστάσεις ως απομονωτές. Ως εκ τούτου, είχε μειονεκτήματα χαμηλού ρυθμού επανάληψης, μικρής διάρκειας ζωής και αναποτελεσματικότητας. Σε αυτό το άρθρο, η γεννήτρια Marx που χρησιμοποιεί συσκευές στερεάς κατάστασης προτείνεται να συνδυάσει τα πλεονεκτήματα τόσο των διακοπτών ημιαγωγών ισχύος όσο και των κυκλωμάτων Marx. Έχει σχεδιαστεί για εμφύτευση ιόντων πηγής πλάσματος (PSII) [1] και για τις ακόλουθες απαιτήσεις: 555 Ο χρονοδιακόπτης λειτουργεί

Η σύγχρονη γεννήτρια Marx χρησιμοποιώντας MOSFET

Για την ανάγνωση της τάσης και της χρονικής περιόδου ανατρέξτε στο είδος οθόνης CRO.

Από την παραπάνω μονάδα επίδειξης χαμηλής τάσης, βρίσκουμε την είσοδο 15 βολτ, 50% κύκλος λειτουργίας στο σημείο Α πηγαίνει (–Ve) επίσης σε σχέση με τη γείωση. Ως εκ τούτου, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα τρανζίστορ υψηλής τάσης για υψηλή τάση. ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΠΑΡΟΥΣΑ ΧΡΟΝΟ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΩΝ ΚΑΠΑΚΤΩΡΩΝ C1, C2, C4, C5 ΦΟΡΤΙΣΗ όπως φαίνεται στα C έως 12 volt.
Στη συνέχεια, μέσω του κατάλληλου κύκλου εναλλαγής C1, C2, C4, C5 συνδεθείτε σειριακά μέσω των MOSFET.
Έτσι έχουμε μια (-Ve) τάση παλμού 12 + 12 + 12 + 12 = 48 βολτ στο σημείο Δ

Εφαρμογή της γεννήτριας Marx - DC High Voltage by Marx generator

Όπως γνωρίζουμε από την αρχή του Marx Generator, οι πυκνωτές διατάσσονται παράλληλα για φόρτιση και στη συνέχεια συνδέονται με σειρές για την ανάπτυξη υψηλής τάσης.

Το σύστημα αποτελείται από ένα χρονοδιακόπτη 555 που λειτουργεί σε κατάσταση αστάθειας που παρέχει παλμό εξόδου με κύκλο λειτουργίας 50%. Το σύστημα αποτελείται από ένα συνολικό στάδιο πολλαπλασιασμού 4 σταδίων, με κάθε στάδιο να αποτελείται από έναν πυκνωτή, 2 διόδους και ένα MOSFET ως διακόπτη. Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται για τη φόρτιση του πυκνωτή. Ένας υψηλός παλμός από το Λειτουργούν 555 ώρες οι δίοδοι και επίσης οι οπτοαπομονωτές που με τη σειρά τους παρέχουν παλμούς ενεργοποίησης σε κάθε MOSFET. Έτσι οι πυκνωτές συνδέονται παράλληλα καθώς φορτίζουν μέχρι την τάση τροφοδοσίας. Ένας χαμηλός λογικός παλμός από το χρονόμετρο έχει ως αποτέλεσμα οι διακόπτες MOSFET να είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης και οι πυκνωτές συνδέονται έτσι σε σειρά. Οι πυκνωτές αρχίζουν να αποφορτίζονται και η τάση σε κάθε πυκνωτή προστίθεται, παράγοντας μια τάση που είναι 4 φορές μεγαλύτερη από την τάση DC εισόδου.