Электрика

Умножитель напряжения

Что если заряжать конденсаторы параллельно или по очереди, а затем соединять их последовательно и использовать получившуюся батарею как источник более высокого напряжения? А ведь это – известный способ повышения напряжения, называемый умножением.

Используя умножитель напряжения, можно от источника низкого напряжения получить напряжение более высокое без необходимости прибегать для этой цели к повышающему трансформатору. В некоторых применениях трансформатор вообще не подойдет, и порой куда удобнее воспользоваться для повышения напряжения именно умножителем.

Так например, в телевизорах производства СССР напряжение в 9 кВ могло быть получено от строчного трансформатора, а затем уже повышено до 27 кВ с помощью умножителя УН9/27-1.3 (маркировка обозначает, что 9 кВ подается на вход, 27 кВ при токе в 1,3 мА получается на выходе).

А представьте себе, если бы пришлось получать такое напряжение для ЭЛТ телевизора при помощи одного только трансформатора? Сколько витков пришлось бы мотать в его вторичную обмотку, и какой толщины должен был бы быть тогда провод? Это привело бы к перерасходу материалов. В итоге и выходит, что для получения высоких напряжений, если требуемая мощность не велика, — вполне подойдет умножитель.

Схема умножителя напряжения, независимо от того, низковольтный он или высоковольтный, содержит всего два вида компонентов: диоды и конденсаторы.

Функция диодов — направить ток заряда в соответствующие конденсаторы, а затем — направить ток разряда из соответствующих конденсаторов в правильном направлении, чтобы цель (получение повышенного напряжения) была бы достигнута.

Конечно, на умножитель подается переменное или пульсирующее напряжение, и зачастую это исходное напряжение берется от трансформатора. А на выходе умножителя, благодаря диодам, напряжение будет уже постоянным.

Рассмотрим на примере удвоителя принцип работы умножителя. Когда ток в самом начале движется от источника вниз — первым и интенсивнее всего заряжается ближний верхний конденсатор С1 через ближний нижний диод D1, при этом второй по схеме конденсатор не получает заряд, ведь он блокирован диодом.

Далее, поскольку у нас здесь источник переменного тока, ток движется от источника вверх, но здесь на пути имеется заряженный конденсатор C1, который сейчас оказывается подключен к источнику последовательно, и через диод D2 заряд при более высоком напряжении получает конденсатор C2, на нем таким образом напряжение получается выше, чем амплитуда источника (минус потери в диоде, в проводах, в диэлектрике и т. д.).

Дальше ток снова движется от источника вниз — конденсатор C1 дозаряжается. И если нет нагрузки, то через пару периодов напряжение на конденсаторе C2 станет поддерживаться на уровне примерно 2 амплитудных напряжения источника. Таким же путем можно, добавив больше секций, получить более высокое напряжение.

Однако с ростом количества каскадов в умножителе выходное напряжение сначала получается больше и больше, но затем быстро уменьшается. Практически более 3 ступеней в умножителях применяют редко. Ведь если поставить слишком много ступеней, то потери возрастут, а напряжение на дальних секциях будет меньше желаемого, не говоря уже о массогабаритных показателях такого изделия.

Кстати, в микроволновых печах традиционно применяют удвоение напряжения МОТа (частота 50 Гц), а вот утроение, в умножителях типа УН, применяется к напряжению высокочастотному, измеряемому десятками килогерц.

На сегодняшний день во многих технических областях, где требуется высокое напряжение с малым током: в лазерной и рентгеновской технике, в системах подсветки дисплеев, в цепях питания магнетронов, в ионизаторах воздуха, ускорителях частиц, в копировальной технике — умножители прижились хорошо.

Источник

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *