Množitelji napona - Klasifikacija i objašnjenje blok-daigrama

Množitelji napona - Klasifikacija i objašnjenje blok-daigrama

Što su multiplikatori napona?

Množitelj napona odnosi se na električni krug koji se sastoji od dioda i kondenzatora koji umnožava ili povećava napon i također pretvara izmjenični u istosmjerni, umnožavanje napona i ispravljanje struje vrši se pomoću multiplikator napona . Ispravljanje struje iz izmjenične u istosmjernu struju postiže se diodom, a porast napona postiže se ubrzanjem čestica pokretanjem visokog potencijala proizvedenog kondenzatorima.



Množitelj napona

Množitelj napona

Kombinacija diode i kondenzatora čini osnovni krug množitelja napona Ulaz izmjeničnog napona daje se krugu iz izvora napajanja, gdje ispravljanje struje i ubrzanje čestica kondenzatorom daje povećani napon istosmjerne struje. Izlazni napon može biti višestruko veći od ulaznog napona, tako da krug opterećenja mora imati visoku impedansu.






U ovom krugu udvostručivača napona prva dioda ispravlja signal i njegov je izlaz jednak vršnom naponu iz transformatora ispravljenog kao poluvalni ispravljač. Znak izmjenične struje pomoću kondenzatora dodatno postiže drugu diodu, a u perspektivi istosmjerne struje koju kondenzator čini, izlaz druge diode sjedi na vrhu prve. Duž ovih linija, izlaz iz kruga dvostruko je vršni napon transformatora, umanjen za pad diode.

Dostupne su varijante sklopa i ideja koje pružaju umnožak napona praktički bilo koje varijable. Primjenom istog pravila sjedenja jednog ispravljača na vrhu zamjenske jedinice i korištenjem kapacitivne spojnice osnažuje se vrsta stepenišnog sustava za napredovanje.



Klasifikacija multiplikatora napona:

Klasifikacija multiplikatora napona temelji se na omjeru ulaznog napona i izlaznog napona, a nazivi su također dati kao

  • Udvostručivači napona
  • Trostruki napon
  • Napon četverostruki

Udvostručavanje napona:

Dvostruki krug napona sastoji se od dvije diode i dva kondenzatora, pri čemu svaka kombinacija kruga dioda-kondenzator dijeli pozitivne i negativne promjene, a povezivanje dvaju kondenzatora dovodi do dvostrukog izlaznog napona za zadani ulazni napon.


Dvostruki napon

Dvostruki napon

Slično tome, svako povećanje kombinacije dioda-kondenzator množi ulazni napon gdje napon Tripler daje Vout = 3 Vin, a napon četverostruki daje Vout = 4 Vin.

Proračun izlaznog napona

Za multiplikator napona važan je proračun izlaznog napona s obzirom na regulaciju napona i postotak valovitosti.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Gdje

Vout = izlazni napon umnožitelja napona N stupnja

N = ne. stupnjeva (to je broj kondenzatora podijeljen s 2).

Primjene izlaznog napona

  • Katodne cijevi
  • RTG sustav, Laseri
  • Ionske pumpe
  • Elektrostatički sustav
  • Cijev putujućeg vala

Primjer

Razmotrimo scenarij u kojem je potreban 2,5 Kv izlazni napon s ulazom od 230 v, u tom slučaju potreban je višestepeni multiplikator napona u kojem D1-D8 daje diode i 16 kondenzatora od 100 uF / 400v treba spojiti da bi se postiglo Izlaz 2,5 Kv.

Koristeći formulu

Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2

= sqrt 2 x 230 x 8

= 2,5 Kv (približno)

U gornjoj jednadžbi 16/2 označava da nema kondenzatora / 2 daje broj stupnjeva.

2 Praktična primjera

1. Radni primjer kruga multiplikatora napona za stvaranje visokonaponskog istosmjernog napona od izmjeničnog signala.

Blok dijagram koji prikazuje sklop množitelja napona

Blok dijagram koji prikazuje sklop množitelja napona

Sustav se sastoji od 8-stupanjske jedinice za umnožavanje napona. Kondenzatori se koriste za spremanje naboja, dok se diode koriste za ispravljanje. Kako se primjenjuje izmjenični signal, dobivamo napon na svakom kondenzatoru, koji se približno udvostručuje sa svakim stupnjem. Tako mjerenjem napona na 1svstupanj udvostručivača napona i zadnji stupanj, dobivamo traženi visoki napon . Budući da je izlaz vrlo visok napon, nije ga moguće izmjeriti jednostavnim multimetrom. Iz tog razloga koristi se krug djelitelja napona. Razdjelnik napona sastoji se od 10 otporno povezanih otpornika. Izlaz se uzima kroz zadnja dva otpora. Tako se dobiveni izlaz množi s 10 da bi se dobio stvarni izlaz.

2. Marxov generator

Razvojem solid-state elektronike, solid-state uređaji postaju sve pogodniji za primjenu impulsne energije. Mogli bi pružiti impulsnim sustavima napajanja kompaktnost, pouzdanost, veliku brzinu ponavljanja i dug životni vijek. Porast impulsnih generatora električne energije koji koriste polprevodničke uređaje uklanja ograničenja konvencionalnih komponenata i obećava da će se tehnologija pulsne energije široko koristiti u komercijalnim primjenama. Međutim, solid-state komutacijski uređaji poput MOSFET-a ili bipolarnog tranzistora s izoliranim vratima (IGBT) dostupni su sada samo do nekoliko kilograma.

Većina impulsnih energetskih sustava zahtijeva mnogo veće naponske napone. Marxov modulator je jedinstveni sklop namijenjen umnožavanju napona, kao što je prikazano dolje. Tradicionalno su koristili svjećice kao prekidače, a otpornike kao izolatore. Stoga je imao nedostatke niske stope ponavljanja, kratkog vijeka trajanja i neučinkovitosti. U ovom radu predlaže se Marxov generator koji koristi polutkovne uređaje da kombinira prednosti i poluvodičkih sklopki i Marxovih krugova. Dizajniran je za implantaciju izvora plazme (PSII) [1] i za sljedeće zahtjeve: 555 Tajmer radi

Suvremeni Marxov generator koji koristi MOSFET

Za očitavanje napona i vremenskog razdoblja pogledajte sortiranje zaslona CRO.

  • Iz gore navedene demo jedinice niskog napona pronalazimo ulaz od 15 volti, 50% radnog ciklusa u točki A ide (–Ve) također s obzirom na masu. Stoga se visokonaponski tranzistor mora koristiti za visoki napon. TOKOM OVOG PUTA SVI KAPACITORI C1, C2, C4, C5 SE NAPUNJUJU kako se vidi na C do 12 volti svaki.
  • Zatim se kroz odgovarajući preklopni ciklus C1, C2, C4, C5 serijski povežite preko MOSFET-ova.
  • Tako dobivamo (-Ve) impulsni napon 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volti u točki D

Primjena Marxovih generatora - Visokonaponski istosmjerni struja po Marxovom principu generatora

Kao što znamo po Marxovom principu generatora, kondenzatori su postavljeni paralelno da bi se punili, a zatim spojeni u serije kako bi razvili visoki napon.

Sustav se sastoji od 555 timera koji radi u stabilnom načinu rada koji daje izlazni impuls s 50% radnog ciklusa. Sustav se sastoji od ukupno 4 stupnjeva stupnja množenja, pri čemu se svaki stupanj sastoji od kondenzatora, 2 diode i MOSFET-a kao prekidača. Diode se koriste za punjenje kondenzatora. Visok puls iz Radi se 555 sati diode, a također i optički izolatori koji zauzvrat daju okidačke impulse svakom MOSFET-u. Tako su kondenzatori paralelno povezani dok se pune do napona napajanja. Nizak logički impuls iz timera rezultira isključenjem MOSFET prekidača i kondenzatori su tako povezani u seriju. Kondenzatori se počinju prazniti i napon na svakom kondenzatoru se dodaje, stvarajući napon koji je 4 puta veći od ulaznog istosmjernog napona.