Умножитель напруги

Умножитель напруги буде простіше зрозуміти, якщо почати зі звичайного однополупериодного випрямляча. У цьому випрямлячі, як зазвичай, напруга на виході більше діючого значення змінної напруги на вході (виході вторинної обмотки трансформатора) в √2 раз.

Вихідна напруга, як правило, зменшується з ростом струму навантаження. Для пояснення цього факту найкраще скористатися поняттям “постійної часу”, яке описує швидкість заряду і розряду конденсатора C. Постійна часу заряду невелика, бо конденсатор заряджається в ланцюзі, в якій струм тече послідовно через вторинну обмотку трансформатора, резистор R і діод D. ( резистор R встановлений для обмеження імпульсного струму через діод. загальний опір всіх перерахованих елементів мало: опір резистора не більше 100 Ом, а діод в момент заряду конденсатора пропускає прямий струм, бо включений в прямому напрямку. Розряд конденсатора здійснюється через навантаження. Її загальний опір в сотні разів вище опору зарядної ланцюга конденсатора. Зі зменшенням опору розрядної ланцюга законно збільшується струм розряду конденсатора і, відповідно, зменшується вихідна напруга випрямляча.

Описаний вище конденсаторний накопичувач енергії використовується в випрямлячах з множенням напруги для збільшення вихідної напруги. Чим більше таких накопичувачів енергії конденсаторного типу використовується в помножувачах, тим в більшу кількість разів вихідна напруга помножувача вище вихідного амплітудного напруги вторинної обмотки трансформатора.

Існують різні схеми помножувачів. Подвоювач напруги, утроітель, учетверітель напруги. Далі ми розглянемо помножувач напруги на чотири. Як зрозуміло з визначення, це пристрій видає на виході напругу, в 4 (майже) рази перевищує амплітудне напруга на вході.

Можна помітити, що даний помножувач складений з двох однополуперіодних подвійників напруги шляхом їх з’єднання між собою висновками, протилежними за полярністю. На малюнку це явно виділено. Елементи обох частин мають однакове позначення і відрізняються тільки наявністю штриха в позначенні. Для початку пояснення роботи схеми встановимо, що при включенні вхідний напруга в точці А має негативну полярність. Конденсатор С1 при цьому через діод D1 заряджається до амплітудного значення змінної напруги. Наступний напівперіод – напруга змінює свою полярність і в точці А буде позитивний потенціал по відношенню до іншого висновку вторинної обмотки трансформатора. Тут відбудеться два моменти. Конденсатор С2 буде заряджатися від вторинної обмотки через діод D2 і конденсатор С1. При цьому він зарядиться відповідно при двох значеннях напруги. Бо С1 послідовно з’єднаний з обмоткою трансформатора. Другий момент – відкриється діод D1 ‘і через нього до амплітудного значення напруги вторинної обмотки зарядиться конденсатор С1’. Наступна негативна полуволна буде заряджати С2 ‘від вторинної обмотки через відкритий в цей момент діод D2’ і конденсатор С1 ‘. Напруга на висновках С2 ‘, також як і на С2, складе подвійне значення вхідного амплітудного. Все, з цього моменту схема “наситилася” і далі будуть чергуватися, якщо можна так висловитися, два подвійних моменту.

У напівперіод, коли відкритий діод D2, напруга конденсатора С1 складається з напругою з трансформатора і заряджає С2 до подвоєного напруги. І тоді ж відкритий діод D1 ‘заряджає С1’. Коли полярність змінюється, через діод D2 ‘до подвійного напруги (С1’ і обмотка тр-ра) заряджається C2 ‘і тоді ж через діод D1 заряджається конденсатор С1.

Вихідна напруга всього пристрою дорівнює сумі напруг конденсаторів С2 і C2 ‘, кожен з яких заряджений до подвоєного амплітудного значення змінної напруги вторинної обмотки трансформатора. (Резистори R1 і R1 ‘мають опір десятки Ком і в основному служать для розряду конденсаторів після відключення навантаження від працюючого помножувача.

Такий пристрій часто зустрічається в високовольтних бестрансформаторних блоках харчування лампових радіопередавачів. У них збільшується безпосередньо напруга електромережі.

Посилання на основну публікацію