Sprieguma dublētājs
Definīcija: Reizināšanas ķēde, kas ģenerē līdzstrāvas izejas spriegumu ar amplitūdu divreiz lielākajai maiņstrāvas ieejas sprieguma maksimālajai amplitūdai, ir pazīstama kā Sprieguma dublētājs. Ķēde parāda tās nepieciešamību visās lietojumprogrammās, kur ir nepieciešams augsts sprieguma līmenis, ja ieejas avots ir zems amplitūds.
Šeit vārds pats par sevi norāda, ka tas ģenerē spriegumu, kura maksimums ir divreiz lielāks par ieejas jaudu.
Sprieguma divkāršotāju shēmas galvenokārt raksturo šādi:
Vispirms mums jāsaprot pusi viļņu sprieguma divkāršotājs.
Half Wave Voltage Doubler
Zemāk redzamajā attēlā ir parādīta pusvadrādes sprieguma dubultošanas ķēde:
Ķēde ir izgatavota no divām D diodēm1 un D2, divi kondensatori C1 un C2 un maiņstrāvas barošanas spriegums. Šis ieejas maiņstrāvas spriegums tiek divkāršots ar ķēdi un divkāršais amplitūdas līdzstrāvas signāls tiek sasniegts pie izejas.
Tagad sapratīsim, kā tas notiek:
Ja tiek izmantota pozitīva puse no ieejas signāla, diodes D1 tiek pārspīlēts. Šī iemesla dēļ tā darbojas kā īssavienojums un strāva caur diodi. Šī strāva uzlādē kondensatoru C1 līdz pielietotā ievades signāla maksimālajai vērtībai.
Tajā pašā laikā pozitīvā puse no ieejas signāla atgriež diodes D2. Sakarā ar šo strāvu neizplūst šī ķēdes daļa. Tādējādi, C2 nebūs jāmaksā.
Sakarā ar to, ka nav strāvas atgriešanās ceļa, lādiņš kondensatorā C1 nebūs atbrīvots. Tādējādi, C1 uzglabā maksu enerģijas glabāšanas īpašuma dēļ.
Ja tiek izmantota negatīva puse no ieejas signāla, diodes D2 nāk uz priekšu, bet D1 krīt pretējā virzienā.
Sakarā ar to, lai mainītu neobjektīvo D stāvokli1, kondensators C1 nebūs jāmaksā. Tomēr kondensators C1 tagad atbrīvosies. Kamēr C2 maksa par diodes D priekšlaicīgu slīpumu2.
Kondensators C2 ķēdes maksas būs iekasētas, bet ar divkāršu piemēroto ieejas spriegumu, t.i., 2Vm. Tas ir tāpēc, ka izlādes kondensatora spriegums ir C1 pievieno ievadīto spriegumu.
Tādējādi rodas spriegums, kas ir divreiz lielāks par izmantotā ieejas sprieguma maksimumu, t.i., 2Vm. Tagad kondensatorā esošā lādiņa izlādējas caur kravu. Līdz ar to līdzstrāvas izeja ar 2V maksimumum sasniegts.
Lieta, kas jāpatur prātā, ja pusi viļņu sprieguma divkāršotājs ir, ka izeja strauji nepalielinās. Bet ar katru piemēroto ievades ciklu tas pieaug lēni.
Vēl viens faktors ir tas, ka vienkārši pusi cikls uzlādē kondensatoru C2. Tādējādi izlādes spriegums sastāv no frekvences (nevēlamas svārstības) frekvences, kas ir līdzvērtīga ievadītā signāla padeves frekvencei.
Zemāk redzamajā attēlā parādīts puslo viļņu sprieguma divkāršotāja ieejas un izejas viļņa forma:
Ļaujiet mums tagad saprast pilnu viļņu sprieguma dubultošanu.
Pilna viļņa sprieguma dublētājs
Zemāk redzamajā attēlā ir redzama pilna viļņa sprieguma dubultošanas ķēde:
Ķēdei ir maiņstrāvas avots, divi kondensatori C1 un C2 un divas diodes D1 un D2.
Apskatīsim ķēdes darbību:
Ja tiek nodrošināta pozitīva puse no piegādes, diodes D1 tiek pārspīlēts. Šis priekšējais spriegums uzlādē kondensatoru C1 līdz maksimālajai ieejas sprieguma V vērtībaim.
Šajā konkrētajā ciklā D2 izpaužas apgrieztā slīpumā, neradot strāvas plūsmu caur to. Tādējādi kondensators C2 netiks iekasēta.
Kad tiek izmantots signāla negatīvais puscikls, diode D2 būs priekšlaicīga. Tomēr, D1 tagad atnāks pretējā stāvoklī. Sakarā ar virzību uz priekšu, ko piemēro D2, strāva, kas plūst caur ķēdi, uzlādēs kondensatoru C2 līdz Vm. Tomēr kondensators C1 nebūs jāmaksā šoreiz, jo D ir pretēja1.
Tā kā divi kondensatori veido virkni savienojumu. Tādējādi sasniegtais rezultāts būs Vm + Vm t.i., 2Vm. Tomēr slodzes klātbūtnē šī izeja būs nedaudz mazāka nekā bez slodzes (2V)m).
Zemāk redzamajā attēlā redzams pilna viļņu sprieguma dubultošanas ieejas un izejas viļņa forma:
Voltage Doubler priekšrocības
- Tas novērš augstsprieguma transformatora izmantošanu. Tā kā zems spriegums tiek mainīts uz augstu ar zemu ātrumu.
- Sprieguma pavairošanu var ievērojami palielināt ar šādu ķēžu pakāpi.
Sprieguma dubultošanas trūkumi
- Rezultātā ir nevēlamas svārstības, ko sauc par ripples.
Voltage Doubler lietojumi
Sprieguma divkāršotāji tiek plaši izmantoti katodstaru lampās, rentgena un radaru sistēmās kopā ar LCD apgaismojumu, lāzeru sistēmās un osciloskopos utt.