Apabila menyelesaikan masalah litar, ada kalanya perlu menjauhkan diri daripada penggunaan transformer untuk meningkatkan voltan keluaran. Sebab untuk ini paling kerap ternyata adalah kemustahilan untuk memasukkan penukar langkah naik dalam peranti kerana penunjuk berat dan saiznya. Dalam keadaan sedemikian, penyelesaiannya adalah dengan menggunakan litar pengganda.
Definisi Pengganda Voltan
Peranti, yang bermaksud pengganda elektrik, ialah litar yang membolehkan anda menukar AC atau voltan berdenyut kepada DC, tetapi dengan nilai yang lebih tinggi. Peningkatan nilai parameter pada output peranti adalah berkadar terus dengan bilangan peringkat litar. Pengganda voltan paling asas yang wujud telah dicipta oleh saintis Cockcroft dan W alton.
Kapasitor moden yang dibangunkan oleh industri elektronik dicirikan oleh saiz kecil dan kemuatan yang agak besar. Ini memungkinkan untuk membina semula banyak litar dan memperkenalkan produk ke dalam peranti yang berbeza. Pengganda voltan telah dipasang pada diod dan kapasitor yang disambungkan mengikut susunannya sendiri.
Selain fungsi menambah tenaga elektrik, pengganda menukarnya secara serentak daripada AC kepada DC. Ini mudah kerana litar keseluruhan peranti dipermudahkan dan menjadi lebih dipercayai dan padat. Dengan bantuan peranti, peningkatan sehingga beberapa ribu volt boleh dicapai.
Tempat peranti digunakan
Pengganda telah menemui aplikasinya dalam pelbagai jenis peranti, ini adalah: sistem pengepaman laser, peranti sinaran gelombang sinar-X dalam unit voltan tingginya, untuk pencahayaan latar paparan kristal cecair, pam jenis ion, lampu gelombang bergerak, pengion udara, sistem elektrostatik, pemecut zarah, mesin penyalin, televisyen dan osiloskop dengan kineskop, serta di mana elektrik DC arus rendah yang tinggi diperlukan.
Prinsip pengganda voltan
Untuk memahami cara litar berfungsi, adalah lebih baik untuk melihat operasi peranti universal yang dipanggil. Di sini bilangan peringkat tidak dinyatakan dengan tepat, dan elektrik keluaran ditentukan oleh formula: nUin=Uout, di mana:
- n ialah bilangan peringkat litar yang ada;
- Uin ialah voltan yang digunakan pada input peranti.
Pada saat permulaan masa, apabila gelombang separuh positif pertama, katakan, datang ke litar, diod peringkat input menghantarnya ke kapasitornya. Yang terakhir dicaj kepada amplitud elektrik yang masuk. Dengan negatif keduaseparuh gelombang, diod pertama ditutup, dan semikonduktor peringkat kedua membiarkannya pergi ke kapasitornya, yang juga dicas. Selain itu, voltan kapasitor pertama, yang disambungkan secara bersiri dengan yang kedua, ditambah kepada yang terakhir dan output lata sudah menjadi elektrik dua kali ganda.
Perkara yang sama berlaku pada setiap peringkat seterusnya - ini adalah prinsip pengganda voltan. Dan jika anda melihat perkembangan hingga akhir, ternyata tenaga elektrik keluaran melebihi input sebanyak beberapa kali. Tetapi seperti dalam pengubah, kekuatan semasa di sini akan berkurangan dengan peningkatan dalam beza keupayaan - undang-undang pemuliharaan tenaga juga berfungsi.
Skim untuk membina pengganda
Seluruh rantai litar dipasang daripada beberapa pautan. Satu pautan pengganda voltan pada kapasitor ialah penerus jenis separuh gelombang. Untuk mendapatkan peranti itu, perlu mempunyai dua pautan bersambung siri, setiap satunya mempunyai diod dan kapasitor. Litar sedemikian adalah pengganda elektrik.
Perwakilan grafik peranti pengganda voltan dalam versi klasik kelihatan dengan kedudukan pepenjuru diod. Arah menghidupkan semikonduktor menentukan potensi mana - negatif atau positif - akan hadir pada output pengganda berbanding titik sepunya.
Dengan menggabungkan litar dengan potensi negatif dan positif, litar pengganda voltan bipolar diperoleh pada output peranti. Ciri pembinaan ini ialah jika anda mengukur tahapelektrik antara kutub dan titik sepunya dan ia melebihi voltan masukan sebanyak 4 kali ganda, maka magnitud amplitud antara kutub akan meningkat sebanyak 8 kali ganda.
Dalam pengganda, titik sepunya (yang disambungkan ke wayar sepunya) akan menjadi titik di mana output sumber bekalan disambungkan ke output kapasitor yang dikumpulkan dengan kapasitor bersambung siri lain. Pada penghujungnya, elektrik keluaran diambil pada elemen genap - pada pekali genap, pada pemuat ganjil, masing-masing, pada pekali ganjil.
Mengepam kapasitor dalam pengganda
Dengan kata lain, dalam peranti pengganda voltan malar, terdapat proses sementara tertentu untuk menetapkan parameter output sepadan dengan yang diisytiharkan. Cara paling mudah untuk melihat ini adalah dengan menggandakan elektrik. Apabila, melalui semikonduktor D1, kapasitor C1 dicas ke nilai penuhnya, maka dalam separuh gelombang seterusnya, ia, bersama-sama dengan sumber elektrik, secara serentak mengecas kapasitor kedua. C1 tidak mempunyai masa untuk menyerahkan sepenuhnya casnya kepada C2, jadi output pada mulanya tidak mempunyai beza potensi dua kali ganda.
Pada separuh gelombang ketiga, kapasitor pertama dicas semula dan kemudian menggunakan potensi pada C2. Tetapi voltan pada kapasitor kedua sudah mempunyai arah yang bertentangan dengan yang pertama. Oleh itu, kapasitor keluaran tidak dicas sepenuhnya. Dengan setiap kitaran baharu, elektrik pada elemen C1 akan cenderung kepada input, voltan C2 akan berganda dalam saiz.
Bagaimanahitung pengganda
Apabila mengira peranti pendaraban, adalah perlu untuk bermula dari data awal, iaitu: arus yang diperlukan untuk beban (In), voltan keluaran (Uout), pekali riak (Kp). Nilai kemuatan minimum unsur kapasitor, dinyatakan dalam uF, ditentukan oleh formula: С(n)=2, 85nIn/(KpUout), di mana:
- n ialah bilangan kali elektrik input dinaikkan;
- In - arus yang mengalir dalam beban (mA);
- Kp – faktor denyutan (%);
- Uout - voltan diterima pada output peranti (V).
Meningkatkan kemuatan yang diperoleh melalui pengiraan sebanyak dua atau tiga kali, seseorang memperoleh nilai kemuatan kapasitor pada input litar C1. Nilai elemen ini membolehkan anda segera mendapatkan nilai penuh voltan pada output, dan tidak menunggu sehingga beberapa tempoh tertentu telah berlalu. Apabila kerja beban tidak bergantung pada kadar kenaikan elektrik kepada keluaran nominal, kapasitansi kapasitor boleh diambil sama dengan nilai yang dikira.
Terbaik untuk beban jika faktor riak pengganda voltan diod tidak melebihi 0.1%. Kehadiran riak sehingga 3% juga memuaskan. Semua diod litar dipilih daripada pengiraan supaya mereka bebas menahan kekuatan arus dua kali ganda nilainya dalam beban. Formula untuk mengira peranti dengan ketepatan tinggi kelihatan seperti ini: nUin - (In(n3 + 9n2/4 + n/2)/(12 f C))=Uout, di mana:
- f – kekerapan voltan pada input peranti (Hz);
- C - kemuatan kapasitor (F).
Manfaat dankeburukan
Bercakap tentang kelebihan pengganda voltan, kita boleh perhatikan perkara berikut:
Keupayaan untuk mendapatkan sejumlah besar elektrik pada output - lebih banyak pautan dalam rantai, lebih besar faktor pendaraban
- Kesederhanaan reka bentuk - semuanya dipasang pada pautan standard dan elemen radio yang boleh dipercayai yang jarang gagal.
- Berat – ketiadaan unsur besar seperti pengubah kuasa mengurangkan saiz dan berat litar.
Kelemahan terbesar mana-mana litar pengganda ialah adalah mustahil untuk mendapatkan arus keluaran yang besar daripadanya untuk menggerakkan beban.
Kesimpulan
Memilih pengganda voltan untuk peranti tertentu. adalah penting untuk mengetahui bahawa litar seimbang mempunyai parameter yang lebih baik dari segi riak daripada yang tidak seimbang. Oleh itu, untuk peranti sensitif adalah lebih suai manfaat untuk menggunakan pengganda yang lebih stabil. Tidak simetri, mudah dibuat, mengandungi lebih sedikit unsur.
