Multiplicatori de tensiune

Multiplicatorii de tensiune sunt circuitele în care obținem o tensiune DC foarte mare de la sursa de tensiune AC redusă, un circuit multiplicator de tensiune generează tensiune în multiplu de tensiune de intrare de vârf de CA, ca și cum tensiunea de vârf a tensiunii de CA este de 5 volți, vom obține 15 volt DC la ieșire, în cazul circuitului Tripler de tensiune. Multimetrul citește doar valoarea RMS (tensiune medie rădăcină) a tensiunii AC, trebuie să înmulțim valoarea RMS la 1,414 (rădăcina 2), pentru a obține valoarea de vârf.

În general, transformatoarele sunt acolo pentru a crește tensiunea, dar uneori transformatoarele nu sunt fezabile din cauza dimensiunii și costului lor. Circuitele de multiplicare a tensiunii pot fi construite folosind câteva diode și condensatori, prin urmare sunt ieftine și foarte eficiente în comparație cu transformatoarele. Circuitele multiplicatoare de tensiune sunt destul de asemănătoare cu circuitele redresoare care sunt utilizate pentru a converti AC în CC, dar circuitele multiplicatoare de tensiune nu numai că convertesc AC în CC, dar pot genera, de asemenea, tensiune DC foarte mare.

Aceste circuite sunt foarte utile în cazul în care trebuie generată o tensiune de curent continuu ridicată cu tensiune de curent alternativ scăzută și este necesar un curent redus, cum ar fi cuptoarele cu microunde, monitoarele CRT (tuburi cu raze catodice) din televizor și computere. Monitorul CRT necesită tensiune continuă DC cu curent redus.

Dublu de tensiune cu undă completă

După cum indică și numele, tensiunea de intrare se dublează prin acest circuit. Operațiunea este dublatorul de tensiune pe undă completă este foarte simplă:

În timpul semiciclului pozitiv al undei sinusoidale de curent alternativ, dioda D1 devine polarizată înainte și D2 este inversată, astfel încât condensatorul C1 se încarcă prin D1, până la valoarea de vârf a undei sinusoidale (Vpeak). Și în timpul semiciclului negativ al undei sinusoidale, D2 este polarizat înainte și D1 venerat polarizat, astfel încât condensatorul C2 se încarcă prin D2, până la Vpeak.

Acum, ambii condensatori sunt încărcați la Vpeak, astfel încât să obținem 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak), pe C1 și C2, fără încărcare conectată. Acesta a primit numele după redresorul cu undă completă.

Circuit de dublare a tensiunii pe jumătate de undă

Anterior, am creat și un circuit de dublare a tensiunii, cu temporizator 555 în modul Astable și o sursă de curent continuu. De data aceasta, folosim transformatorul de 220v AC și 9-0-9 pentru a renunța la 220v AC, astfel încât să putem demonstra multiplicatorul de tensiune pe panou.

În timpul primului semiciclu pozitiv al undei sinusoidale (AC), dioda D1 devine părtinitoare și condensatorul C1 se încarcă prin D1. Condensatorul C1 se încarcă până la tensiunea de vârf a AC, adică Vpeak.

În timpul semiciclului negativ al undei sinusoidale, dioda D2 conduce și D1 este polarizată invers. D1 blochează descărcarea condensatorului C1. Acum condensatorul C2 se încarcă cu tensiunea combinată a condensatorului C1 (Vpeak) și vârful negativ al tensiunii AC care este și Vpeak. Deci, condensatorul C2 se încarcă până la 2Vpeak volt. Prin urmare, tensiunea pe condensatorul C2 este de două ori Vpeak AC.

În următorul ciclu pozitiv, condensatorul C2 se descarcă în sarcină, dacă sarcina este conectată și se reîncarcă în ciclul următor. Deci, putem vedea că se încarcă într-un ciclu și se descarcă în ciclul următor, astfel încât frecvența de ondulare este egală cu frecvența semnalului de intrare, adică 50 Hz (rețeaua de curent alternativ).

Circuit tripler de tensiune

Pentru a construi circuitul Tripler de tensiune, trebuie doar să adăugăm încă 1 diodă și condensator la circuitul de dublare a tensiunii de jumătate de undă de mai sus, conform schemei de mai jos.

După cum am văzut în circuitul de dublare a tensiunii, în primul semiciclu pozitiv condensatorul C1 se încarcă la Vpeak și condensatorul C2 este încărcat la 2Vpeak în semiciclul negativ.

Acum, în timpul celui de-al doilea semiciclu pozitiv, diodele D1 și D3 conduc și D2 devin polarizate invers. În acest fel, condensatorul C2 încarcă condensatorul C3 până la aceeași tensiune ca el însuși, care este 2 Vpeak.

Acum, condensatorul C1 și C3 sunt în serie, iar tensiunea pe C1 este Vpeak și tensiunea pe C3 este 2 Vpeak, deci tensiunea pe conexiunea în serie a C1 și C3 este Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak și obținem triplu tensiunea de intrare Vpeak volt.

Circuit cvadruplu de tensiune

Pe măsură ce am construit circuitul Tripler de tensiune prin adăugarea unei diode și a unui condensator în circuitul de dublare a tensiunii cu jumătate de undă, din nou trebuie doar să adăugăm încă o diodă și un condensator la circuitul Tripler de tensiune, pentru a construi circuitul de cvadruplă de tensiune (de 4 ori tensiunea de intrare).

Am văzut în circuitul Tripler de tensiune, că condensatorul C1 încărcat la Vpeak în primul semiciclu pozitiv, C2 încărcat la 2Vpeak în jumătate de ciclu negativ și C3 încărcat, de asemenea, la 2Vpeak în al doilea semiciclu pozitiv.

Acum, în timpul celui de-al doilea semiciclu negativ, dioda D2 și D4 conduce, iar condensatorul C4 este încărcat la 2Vpeak, de condensatorul C3, care este, de asemenea, la 2 Vpeak. Și obținem de patru ori Vpeak (4Vpeak), pe condensatorul C2 și C4, deoarece ambii condensatori sunt la 2 Vpeak.

În circuitele de multiplicare a tensiunii, practic tensiunea nu este tocmai multiplul tensiunii de vârf, tensiunea rezultată este mai mică decât multiplii din cauza unei căderi de tensiune pe diode, deci tensiunea rezultată ar fi:

Vout = Multiplicator * Vpeak - tensiunile scad peste diode

Dezavantajul acestui tip de circuite multiplicatoare este frecvența de ondulare ridicată și este foarte dificil să neteziți ieșirea, deși utilizarea valorii mari a condensatorilor poate ajuta la reducerea ondulării. Și avantajul circuitului este că putem genera o tensiune foarte mare dintr-o sursă de energie de joasă tensiune.

Putem genera o tensiune mult mai mare și putem obține de 5 ori, de 6 ori, de 7 ori și mai mult, tensiunea tensiunii de vârf AC, adăugând mai multe diode și condensatori. De asemenea, putem genera tensiune negativă ridicată prin inversarea polarității diodelor și condensatoarelor din acest circuit. Teoretic, putem înmulți tensiunea la infinit, dar practic nu este posibil din cauza capacității condensatorilor, a curentului redus, a ondulației mari și a multor alți factori.

Video:

Note:

Tensiunea nu se va multiplica instantaneu, dar va crește încet și, după un timp, se va seta la De trei ori tensiunea de intrare.
Tensiunea nominală a condensatoarelor ar trebui să fie de cel puțin dublu față de tensiunea de intrare.
Tensiunea de ieșire nu este exact multiplul tensiunii de intrare de vârf, va fi mai mică decât tensiunea de intrare.