Násobiče napětí - klasifikace a vysvětlení blokového daigramu

Co jsou napěťové multiplikátory?

Násobič napětí označuje elektrický obvod skládající se z diod a kondenzátorů, který násobí nebo zvyšuje napětí a také převádí střídavé napětí na stejnosměrné, násobení napětí a náprava proudu se provádí pomocí multiplikátor napětí . Usměrnění proudu ze střídavého proudu na stejnosměrný je dosaženo diodou a zvýšení napětí je dosaženo zrychlením částic poháněním vysokého potenciálu produkovaného kondenzátory.

Násobič napětí

Kombinace diody a kondenzátoru umožňuje, aby se základní obvod multiplikátoru napětí střídavého proudu přiváděl do obvodu ze zdroje energie, kde náprava proudu a zrychlení částic kondenzátorem poskytuje zvýšené stejnosměrné napětí. Výstupní napětí může být mnohonásobně vyšší než vstupní napětí, takže zátěžový obvod musí mít vysokou impedanci.

V tomto obvodu zdvojovače napětí první dioda koriguje signál a jeho výstup je ekvivalentní špičkovému napětí z transformátoru usměrněného jako půlvlnný usměrňovač. Znaménko střídavého proudu pomocí kondenzátoru navíc dosahuje druhé diody a v perspektivě stejnosměrného proudu poskytovaného kondenzátorem to vede k tomu, že výstup z druhé diody sedí na první. Podél těchto linií je výstup z obvodu dvojnásobek špičkového napětí transformátoru, méně klesá dioda.

Odrody obvodu a myšlenky jsou přístupné, aby poskytly kapacitu multiplikátoru napětí prakticky jakékoli proměnné. Uplatnění stejného pravidla spočívajícího v usazení jednoho usměrňovače na alternátor a využití kapacitní vazby umožňuje postupovat typu krokového systému.

Klasifikace multiplikátoru napětí:

Klasifikace multiplikátoru napětí je založena na poměru vstupního napětí k výstupnímu napětí, proto byly názvy také uvedeny jako

• Zdvojovače napětí
• Napěťový tripler
• Čtyřnásobné napětí

Zdvojnásobení napětí:

Obvod zdvojovače napětí se skládá ze dvou diod a dvou kondenzátorů, kde každá kombinace obvodu dioda-kondenzátor sdílí pozitivní a negativní změnu a také připojení dvou kondenzátorů vede ke zdvojnásobení výstupního napětí pro dané vstupní napětí.

Napětí dvojnásobné

Podobně každé zvýšení kombinace diodového kondenzátoru znásobuje vstupní napětí, kde napětí Tripler dává Vout = 3 Vin a čtyřnásobek napětí dává Vout = 4 Vin.

Výpočet výstupního napětí

Pro výpočet napěťového multiplikátoru je důležitý výpočet výstupního napětí s ohledem na regulaci napětí a procento zvlnění.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Kde

Vout = výstupní napětí multiplikátoru napětí N stupně

N = ne. stupňů (to je počet kondenzátoru děleno 2).

Aplikace výstupního napětí

• Katodové trubice
• Rentgenový systém, lasery
• Ionové pumpy
• Elektrostatický systém
• Cestovní vlnová trubice

Příklad

Zvažte scénář, kde je vyžadováno výstupní napětí 2,5 Kv se vstupem 230 V, v takovém případě je vyžadován vícestupňový multiplikátor napětí, ve kterém D1-D8 dává diody a je třeba připojit 16 kondenzátorů 100 uF / 400v 2,5 Kv výstup.

Pomocí vzorce

Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2

= čtverec 2 x 230 x 8

= 2,5 Kv (přibližně)

Ve výše uvedené rovnici 16/2 znamená, že žádné kondenzátory / 2 udává počet stupňů.

2 Praktické příklady

1. Pracovní příklad obvodu multiplikátoru napětí pro výrobu vysokého napětí DC ze střídavého signálu.

Blokové schéma znázorňující obvod multiplikátoru napětí

Systém se skládá z 8stupňové jednotky multiplikátoru napětí. Kondenzátory se používají k ukládání náboje, zatímco diody se používají k usměrnění. Když je aplikován střídavý signál, dostaneme napětí na každém kondenzátoru, které se s každým stupněm přibližně zdvojnásobí. Měřením napětí na 1^Svatýstupeň zdvojovače napětí a poslední stupeň, dostaneme požadovaný vysokého napětí . Vzhledem k tomu, že výstupem je velmi vysoké napětí, není možné jej měřit pomocí jednoduchého multimetru. Z tohoto důvodu se používá obvod děliče napětí. Dělič napětí se skládá z 10 rezistorů zapojených do série. Výstup je převzat přes poslední dva odpory. Získaný výstup se tedy vynásobí 10, aby se získal skutečný výstup.

2. Marxův generátor

S rozvojem polovodičové elektroniky se polovodičová zařízení stávají stále vhodnějšími pro pulzní výkonové aplikace. Mohli poskytnout pulzním energetickým systémům kompaktnost, spolehlivost, vysokou frekvenci opakování a dlouhou životnost. Vzestup pulzních generátorů energie využívajících polovodičová zařízení eliminuje omezení konvenčních komponent a slibuje, že technologie pulzního napájení bude široce používána v komerčních aplikacích. Polovodičová přepínací zařízení, jako je MOSFET nebo bipolární tranzistor s izolovanou bránou (IGBT), která jsou nyní k dispozici, jsou však nyní hodnocena pouze do několika kilovoltů.

Většina pulzních energetických systémů vyžaduje mnohem vyšší jmenovité napětí. Marxův modulátor je jedinečný obvod určený pro násobení napětí, jak je uvedeno níže. Tradičně to používalo jiskřiště jako spínače a odpory jako izolátory. Proto to mělo nevýhody nízké rychlosti opakování, krátké životnosti a neúčinnosti. V tomto článku je navržen generátor Marx využívající polovodičová zařízení, který kombinuje výhody výkonových polovodičových spínačů a obvodů Marx. Je určen pro plazmovou zdrojovou iontovou implantaci (PSII) [1] a pro následující požadavky:

Moderní generátor Marx využívající MOSFET

Odečítání napětí a časového období viz třídění obrazovky CRO.

• Z výše uvedené nízkonapěťové demo jednotky najdeme vstup 15 voltů, 50% pracovní cyklus v bodě A jde (–Ve) také s ohledem na zem. Proto musí být pro vysoké napětí použit vysokonapěťový tranzistor. BĚHEM TÉTO ČASY VŠECHNY KAPACITORY C1, C2, C4, C5 ZÍSKEJTE NABITÍ, jak je vidět na C, až 12 voltů každý.
• Poté se prostřednictvím správného spínacího cyklu C1, C2, C4, C5 zapojte do série prostřednictvím MOSFETů.
• Tak v bodě D dostaneme (-Ve) pulzní napětí 12 + 12 + 12 + 12 = 48 voltů

Použití generátorů Marx - vysoké napětí DC principem generátoru Marx

Jak víme podle principu Marxova generátoru, kondenzátory jsou uspořádány paralelně, aby se nabily, a poté jsou zapojeny do série, aby se vyvinulo vysoké napětí.

Systém se skládá z časovače 555 pracujícího v astabilním režimu, který poskytuje výstupní puls s 50% pracovním cyklem. Systém se skládá z celkem 4stupňového multiplikačního stupně, přičemž každý stupeň se skládá z kondenzátoru, 2 diod a MOSFET jako přepínače. Diody se používají k nabíjení kondenzátoru. Vysoký puls z Je provozováno 555 hodin diody a také optoizolátory, které zase poskytují spouštěcí impulsy každému MOSFET. Kondenzátory jsou tedy zapojeny paralelně při nabíjení až do napájecího napětí. Nízký logický pulz z časovače vede k tomu, že spínače MOSFET jsou ve vypnutém stavu a kondenzátory jsou tedy zapojeny do série. Kondenzátory se začnou vybíjet a napětí na každém kondenzátoru se přidá, čímž vznikne napětí, které je 4krát vyšší než vstupní stejnosměrné napětí.