Spanningsvermenigvuldigers - Classificatie en blok Daigram-uitleg

Wat zijn spanningsvermenigvuldigers?

Spanningsvermenigvuldiger verwijst naar een elektrisch circuit bestaande uit diodes en condensatoren die de spanning vermenigvuldigen of verhogen en ook AC naar DC omzet, vermenigvuldiging van spanning en gelijkrichting van stroom wordt gedaan met behulp van spanningsvermenigvuldiger ​Gelijkschakeling van stroom van AC naar DC wordt bereikt door een diode en een toename van de spanning wordt bereikt door de versnelling van deeltjes door een hoog potentieel voort te stuwen dat wordt geproduceerd door condensatoren.

Spanningsvermenigvuldiger

Een combinatie van diode en condensator maakt een basisspanningvermenigvuldiger circuit AC-ingang wordt aan het circuit gegeven vanuit een stroombron waar rectificatie van stroom en deeltjesversnelling door condensator een verhoogde DC-uitgangsspanning geeft. De uitgangsspanning kan vele malen hoger zijn dan de ingangsspanning, dus het belastingscircuit moet een hoge impedantie hebben.

In dit spanningsverdubbelingscircuit corrigeert de eerste diode het signaal en is het uitgangssignaal gelijk aan de piekspanning van de als een halfgolf gelijkrichter gelijkgerichte transformator. Een wisselstroomteken door middel van de condensator bereikt bovendien de tweede diode, en in het perspectief van de gelijkstroom geleverd door de condensator, zorgt dit ervoor dat de uitvoer van de tweede diode bovenop de eerste zit. Langs deze lijnen is de output van het circuit het dubbele van de piekspanning van de transformator, minus de diode valt.

Er zijn verschillende schakelingen en ideeën beschikbaar om een ​​spanningsvermenigvuldigingscapaciteit van praktisch elke variabele te leveren. Door dezelfde regel toe te passen om één gelijkrichter bovenop een alternatieve te plaatsen en capacitieve koppeling te gebruiken, kan een type stapsysteem vooruitgaan.

Classificatie van spanningsvermenigvuldiger:

Classificatie van spanningsvermenigvuldiger is gebaseerd op de verhouding van ingangsspanning tot uitgangsspanning, dienovereenkomstig zijn ook namen gegeven als

• Spanningsverdubbelaars
• Spanning tripler
• Spanning viervoudig

Spanning verdubbeling:

Het spanningsverdubbelingscircuit bestaat uit twee diodes en twee condensatoren, waarbij elke combinatie van diode-condensatorcircuit een positieve en negatieve wijziging deelt, ook leidt de aansluiting van twee condensatoren tot een dubbele uitgangsspanning voor een gegeven ingangsspanning.

Spanning dubbel

Evenzo vermenigvuldigt elke toename in een combinatie van diode-condensator de ingangsspanning waarbij spanning Tripler Vout = 3 Vin geeft en spanning viervoudig Vout = 4 Vin.

Berekening van de uitgangsspanning

Voor een spanningsvermenigvuldiger is de berekening van de uitgangsspanning belangrijk, aangezien spanningsregeling en het percentage rimpel belangrijk zijn.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Waar

Vout = uitgangsspanning van N-traps spanningsvermenigvuldiger

N = nee. van trappen (het is het aantal condensatoren gedeeld door 2).

Toepassingen van uitgangsspanning

• Kathodestraalbuizen
• Röntgensysteem, Lasers
• Ionenpompen
• Elektrostatisch systeem
• Reizende golfbuis

Voorbeeld

Beschouw een scenario waarin 2,5 Kv uitgangsspanning vereist is met een ingang van 230 V, in dat geval is een meertraps spanningsvermenigvuldiger vereist waarbij D1-D8 diodes geeft en 16 condensatoren van 100 uF / 400v moeten worden aangesloten om 2,5 Kv-uitvoer.

Formule gebruiken

Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2

= sqrt 2 x 230 x 8

= 2,5 Kv (ongeveer)

In de bovenstaande vergelijking geeft 16/2 aan dat er geen condensatoren zijn / 2 geeft het aantal trappen aan.

2 Praktische voorbeelden

1. Een werkvoorbeeld van het spanningsvermenigvuldigingscircuit om gelijkstroom met hoge spanning te produceren uit een wisselstroomsignaal.

Blokschema met het circuit van de spanningsvermenigvuldiger

Het systeem bestaat uit een 8-traps spanningsvermenigvuldiger. De condensatoren worden gebruikt om de lading op te slaan, terwijl de diodes worden gebruikt voor rectificatie. Terwijl het AC-signaal wordt toegepast, krijgen we een spanning over elke condensator, die bij elke trap ongeveer verdubbelt. Dus door de spanning over de 1 te meten^stfase van spanningsverdubbelaar en de laatste fase, we krijgen de vereiste hoog voltage ​Omdat de uitgang een zeer hoge spanning is, is het niet mogelijk om deze met een eenvoudige multimeter te meten. Om deze reden wordt een spanningsdelercircuit gebruikt. De spanningsdeler bestaat uit 10 in serie geschakelde weerstanden. De output wordt over de laatste twee weerstanden geleid. De verkregen output wordt dus vermenigvuldigd met 10 om de werkelijke output te krijgen.

2. Marx Generator

Met de ontwikkeling van solid-state elektronica worden solid-state apparaten steeds geschikter voor gepulseerde stroomtoepassingen. Ze zouden de gepulseerde voedingssystemen compactheid, betrouwbaarheid, hoge herhalingssnelheid en een lange levensduur kunnen bieden. De opkomst van gepulseerde stroomgeneratoren die solid-state apparaten gebruiken, elimineert de beperkingen van conventionele componenten en belooft dat gepulseerde stroomtechnologie op grote schaal zal worden gebruikt in commerciële toepassingen. Echter, solid-state schakelapparaten zoals MOSFET of Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) die nu beschikbaar zijn, hebben slechts een vermogen tot een paar kilo volt.

De meeste gepulseerde voedingssystemen vereisen veel hogere spanningswaarden. Marx-modulator is een uniek circuit bedoeld voor spanningsvermenigvuldiging, zoals hieronder weergegeven. Traditioneel gebruikte het vonkbruggen als schakelaars en weerstanden als isolatoren. Daarom had het nadelen van een lage herhalingssnelheid, een korte levensduur en inefficiëntie. In dit artikel wordt voorgesteld de Marx-generator die solid-state apparaten gebruikt, de voordelen van zowel vermogenshalfgeleiderschakelaars als Marx-circuits te combineren. Het is ontworpen voor plasmabron-ionenimplantatie (PSII) [1] en voor de volgende vereisten:

De moderne Marx-generator die MOSFET gebruikt

Voor het aflezen van de spanning en de tijdsperiode verwijzen wij u naar het CRO-scherm sorteren.

• Uit de bovenstaande laagspanningsdemo-eenheid vinden we de input van 15 volt, 50% inschakelduur op punt A gaat (–Ve) ook ten opzichte van aarde. Daarom moet voor hoogspanning een hoogspanningstransistor worden gebruikt. GEDURENDE DEZE TIJD WORDEN ALLE CONDENSATOREN C1, C2, C4, C5 OPGELADEN zoals gezien bij C tot 12 volt elk.
• Vervolgens worden C1, C2, C4, C5 door de juiste schakelcyclus in serie geschakeld via de MOSFET's.
• We krijgen dus een (-Ve) pulsspanning van 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volt op punt D

Toepassing van Marx-generatoren - Hoogspannings-gelijkstroom volgens het Marx-generatorprincipe

Zoals we weten door het Marx Generator-principe, worden de condensatoren parallel opgesteld om op te laden en vervolgens in serie geschakeld om een ​​hoge spanning te ontwikkelen.

Het systeem bestaat uit een 555-timer die in een stabiele modus werkt en een uitgangspuls levert met een inschakelduur van 50%. Het systeem bestaat uit een totaal 4-traps vermenigvuldigingstrap, waarbij elke trap bestaat uit een condensator, 2 diodes en een MOSFET als schakelaar. De diodes worden gebruikt om de condensator op te laden. Een hoge puls van de Er zijn 555 uur gewerkt de diodes en ook de optoisolators die op hun beurt triggeringpulsen leveren aan elke MOSFET. De condensatoren zijn dus parallel geschakeld terwijl ze worden opgeladen tot de voedingsspanning. Een lage logische puls van de timer resulteert erin dat de MOSFET-schakelaars in uit-toestand zijn en de condensatoren dus in serie zijn geschakeld. De condensatoren beginnen te ontladen en de spanning over elke condensator wordt toegevoegd, waardoor een spanning wordt geproduceerd die 4 keer hoger is dan de DC-ingangsspanning.