- Fuldbølgespændingsdobler
- Dobbelt kredsløb med halvbølgespænding
- Spænding Tripler Circuit
- Spænding firdoblet kredsløb
- Video:
- Bemærkninger:
Spændingsmultiplikatorer er de kredsløb, hvor vi får meget høj jævnstrømsspænding fra den lave vekselstrømsforsyning, et spændingsmultiplikatorkredsløb genererer spænding i multiple af spidsindgangsspændingen på vekselstrøm, som hvis vekselspændingens spids er 5 volt, får vi 15 volt DC ved udgangen, i tilfælde af Voltage Tripler-kredsløb. Multimeter læser kun RMS-værdien (rod-middel-spænding) af vekselstrøm, vi skal multiplicere RMS-værdien til 1.414 (rod 2) for at få Peak-værdien.
Generelt er transformatorer der for at øge spændingen, men undertiden er transformere ikke mulige på grund af deres størrelse og pris. Spændingsmultiplikator kredsløb kan bygges ved hjælp af få dioder og kondensatorer, og derfor er de billige og meget effektive i sammenligning med transformere. Spændingsmultiplikatorkredsløb svarer meget til ensretterkredsløb, der bruges til at konvertere AC til DC, men spændingsmultiplikatorkredsløb konverterer ikke kun AC til DC, men kan også generere meget HIGH DC-spænding.
Disse kredsløb er meget nyttige, hvor høj DC-spænding skal genereres med lav AC-spænding, og der kræves lav strøm, som i mikrobølgeovne, CRT-monitorer (katodestrålerør) i tv og computere. CRT-skærm kræver høj jævnstrømsspænding med lav strøm.
Fuldbølgespændingsdobler
Som navnet antyder, fordobles indgangsspændingen gennem dette kredsløb. Operationen er fuldbølgespændingsdobler er meget enkel:
I løbet af den positive halve cyklus af sinusformet bølge af vekselstrøm bliver diode D1 forspændt fremad, og D2 bliver omvendt forspændt, så kondensator C1 oplades gennem D1 til peak-værdien af sinusbølgen (Vpeak). Og under den negative halvcyklus af sinusbølgen er D2 forudindtaget og D1 æret forudindtaget, så kondensator C2 får opladning gennem D2 til Vpeak.
Nu er begge kondensatorer opladet til Vpeak, så vi får 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak) på tværs af C1 og C2 uden tilsluttet belastning. Det har opkaldt efter fuldbølgs ensretter.
Dobbelt kredsløb med halvbølgespænding
Tidligere har vi også oprettet Voltage Doubler-kredsløb med 555 timer i Astable-tilstand og en DC-kilde. Denne gang bruger vi 220v AC og 9-0-9 transformer til at nedtræde 220v AC, så vi kan demonstrere spændingsmultiplikatoren på breadboard.
I løbet af den første positive halve cyklus af sinusformet bølge (AC) bliver Diode D1 forspændt fremad, og kondensator C1 bliver ladet gennem D1. Kondensator C1 bliver ladet op til spændingen på vekselstrøm, dvs. Vpeak.
Under sinusbølges negative halvcyklus leder Diode D2 og D1 reverseret forspændt. D1 blokerer afladningen af kondensator C1. Nu oplades kondensator C2 med den kombinerede spænding af kondensator C1 (Vpeak) og den negative spids af vekselstrømmen, der også er Vpeak. Så kondensatoren C2 oplades op til 2Vpeak volt. Derfor er spændingen over kondensator C2 to gange Vpeak for AC.
I den næste positive cyklus aflades kondensator C2 i belastningen, hvis belastningen er tilsluttet, og genoplades i den næste cyklus. Så vi kan se, at det oplades i en cyklus og aflades i næste cyklus, så rippelfrekvensen er lig med indgangssignalfrekvensen, dvs. 50 Hz (AC-lysnet).
Spænding Tripler Circuit
For at opbygge spændingstrimler-kredsløbet er vi bare nødt til at tilføje 1 mere diode og kondensator til ovenstående halvbølgespændingsdobler-kredsløb ifølge kredsløbsdiagrammet nedenfor.
Som vi har set i spændingsdobler kredsløb, bliver kondensator C1 i den første positive halvcyklus ladet til Vpeak og kondensator C2 ladet til 2Vpeak i den negative halvcyklus.
Nu i løbet af den anden positive halve cyklus leder Diode D1 og D3, og D2 bliver omvendt forspændt. På denne måde oplader kondensator C2 kondensatoren C3 op til den samme spænding som sig selv, hvilket er 2 Vpeak.
Nu er kondensatoren C1 og C3 i serie, og spændingen over C1 er Vpeak, og spændingen over C3 er 2 Vpeak, så spændingen over serieforbindelsen af C1 og C3 er Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak, og vi får tredobbelt spændingen af input Vpeak volt.
Spænding firdoblet kredsløb
Da vi har bygget spændings-triplerkredsløb ved at tilføje en diode og kondensator i halvbølgespændingsdobler-kredsløb, skal vi igen bare tilføje en diode og kondensator til spændingstrimler-kredsløbet for at opbygge spænding-firdobbelt kredsløb (4 gange indgangsspændingen).
Vi har set i spænding Tripler-kredsløb, at kondensator C1 ladet til Vpeak i første positive halvcyklus, C2 ladet til 2Vpeak i negativ halvcyklus og C3 også ladet til 2Vpeak i anden positiv halvcyklus.
I løbet af den anden negative halve cyklus leder Diode D2 og D4, og kondensator C4 oplades til 2Vpeak af kondensatoren C3, som også er ved 2 Vpeak. Og vi får fire gange Vpeak (4Vpeak) på tværs af kondensatoren C2 og C4, da begge kondensatorerne er på 2 Vpeak.
I spændingsmultiplikator-kredsløb er spændingen praktisk talt ikke nøjagtigt multiple af spidsen, hvilket resulterer i, at spændingen er mindre end multipla på grund af noget spændingsfald over dioderne, så den resulterende spænding ville være
Vout = Multiplikator * Vpeak - spændinger falder over dioder
Ulempen ved denne form for multiplikatorkredsløb er høj krusningsfrekvens, og det er meget vanskeligt at udjævne output, selvom brug af den store værdi af kondensatorer kan hjælpe med at reducere krusning. Og fordelen ved kredsløbet er, at vi kan generere meget høj spænding fra en lavspændings strømkilde.
Vi kan generere meget højere spænding og kan få 5 gange, 6 gange, 7 gange og mere, spændingen på Peak AC-spændingen, ved at tilføje flere dioder og kondensatorer. Vi kan også generere den høje negative spænding ved blot at vende polariteten af dioder og kondensatorer i dette kredsløb. Teoretisk kan vi gange spændingen uendeligt, men praktisk taget er det ikke muligt på grund af kondensatorens kapacitans, lav strøm, høj krusning og mange andre faktorer.
Video:
Bemærkninger:
- Spændingen multiplicerer ikke øjeblikkeligt, men den stiger langsomt, og efter et stykke tid vil den indstilles til tredobbelt indgangsspænding.
- Spændingsklassificering af kondensatorer skal være mindst det dobbelte af indgangsspændingen.
- Udgangsspændingen er ikke ligefrem Multiple of Peak-indgangsspændingen, den vil være mindre end indgangsspændingen.