Схема умножения напряжения. Умножители напряжения: принцип работы, виды и применение

Что такое умножители напряжения. Как работают схемы умножения напряжения. Какие бывают виды умножителей напряжения. Где применяются умножители напряжения. Каковы преимущества и недостатки умножителей напряжения.

Что такое умножитель напряжения

Умножитель напряжения — это электронная схема, которая преобразует низкое входное напряжение переменного тока в более высокое выходное напряжение постоянного тока. Принцип работы умножителя напряжения основан на использовании диодов и конденсаторов для поэтапного увеличения напряжения.

Основные компоненты умножителя напряжения:

• Диоды — выпрямляют переменное напряжение
• Конденсаторы — накапливают и суммируют заряд
• Резисторы — ограничивают ток и сглаживают пульсации

Умножители напряжения позволяют получить высокое постоянное напряжение без использования трансформатора. Это делает их компактными и экономичными для применений, где требуется высокое напряжение при малом токе.

Принцип работы умножителя напряжения

Работа умножителя напряжения основана на следующем принципе:

1. На вход подается переменное напряжение
2. Диоды выпрямляют переменное напряжение
3. Конденсаторы заряжаются до пикового значения напряжения
4. Напряжения на конденсаторах суммируются
5. На выходе получается умноженное постоянное напряжение

Рассмотрим работу простейшего удвоителя напряжения:

• В положительный полупериод конденсатор C1 заряжается через диод D1 до амплитудного значения входного напряжения Um
• В отрицательный полупериод конденсатор C2 заряжается через диод D2 до напряжения 2Um
• На выходе получаем удвоенное напряжение 2Um

Основные типы умножителей напряжения

Существует несколько основных типов схем умножения напряжения:

1. Удвоитель напряжения

Простейшая схема, увеличивающая напряжение в 2 раза. Состоит из 2 диодов и 2 конденсаторов. Бывают симметричные и несимметричные удвоители.

2. Умножитель Кокрофта-Уолтона

Каскадная схема, позволяющая получить очень высокие напряжения. Содержит цепочку из диодов и конденсаторов. Коэффициент умножения зависит от количества каскадов.

3. Умножитель Диксона

Модификация схемы Кокрофта-Уолтона с улучшенными характеристиками. Имеет меньшие пульсации выходного напряжения.

4. Умножитель с емкостной связью

Схема с последовательным соединением конденсаторов. Позволяет получить высокий коэффициент умножения при небольшом количестве элементов.

Где применяются умножители напряжения

Умножители напряжения нашли широкое применение в различных областях:

• Высоковольтные источники питания
• Рентгеновские аппараты
• Электронно-лучевые трубки
• Лазерные принтеры
• Ионизаторы воздуха
• Электростатические генераторы
• Ускорители заряженных частиц
• Системы зажигания в автомобилях

Умножители напряжения особенно эффективны в устройствах, требующих высокого напряжения при малом токе потребления.

Преимущества и недостатки умножителей напряжения

Умножители напряжения имеют ряд достоинств и ограничений:

Преимущества:

• Простота конструкции
• Небольшие габариты и вес
• Низкая стоимость
• Высокий КПД при малых токах нагрузки
• Возможность получения очень высоких напряжений

Недостатки:

• Большие пульсации выходного напряжения
• Низкий КПД при больших токах нагрузки
• Зависимость выходного напряжения от тока нагрузки
• Ограниченная мощность

При проектировании устройств с умножителями напряжения важно учитывать эти особенности и правильно выбирать схему в зависимости от требований.

Расчет умножителя напряжения

При расчете умножителя напряжения необходимо определить:

• Требуемое выходное напряжение
• Максимальный ток нагрузки
• Допустимые пульсации напряжения
• Коэффициент умножения
• Емкость конденсаторов
• Параметры диодов

Основные формулы для расчета:

• Выходное напряжение: Uвых = 2n * Uвх, где n — число каскадов
• Емкость конденсаторов: C = I / (f * ΔU), где I — ток нагрузки, f — частота, ΔU — пульсации
• Обратное напряжение диодов: Uобр = 2 * Uвх

При расчете следует учитывать реальные параметры компонентов и запас по напряжению.

Заключение

Умножители напряжения — эффективный способ получения высокого постоянного напряжения из низкого переменного. Они широко применяются в различных устройствах благодаря простоте, компактности и низкой стоимости. При правильном расчете и выборе схемы умножители напряжения позволяют создавать надежные и экономичные высоковольтные источники питания.

Умножители напряжения на диодах — Club155.ru

 

Умножители напряжения — это специальные схемы преобразующие в сторону увеличения уровень напряжения. Такие схемы обычно совмещают в себе две функции: выпрямление и умножение напряжения. Применение умножителей наиболее оправдано в случаях, когда наличие дополнительного повышающего трансформатора нежелательно (повышающий трансформатор — элемент достаточно сложный, особенно при высокой частоте напряжения, и габаритный) или не может обеспечить требуемый уровень напряжения (при высоких напряжениях высока вероятность пробоя между витками вторичной обмотки трансформатора).

Схемы умножителей, как правило, строятся с использованием свойств однофазного однополупериодного выпрямителя, работающего на емкостную нагрузку. Этот выпрямитель во время своей работы может создавать между определенными точками напряжение, величина которого больше величины входного напряжения. Если рассмотреть приведенный в предыдущем разделе анализ работы однофазного однополупериодного выпрямителя с емкостной нагрузкой, можно понять, что названными “определенными точками” являются выводы диода выпрямителя.

Если к этим точкам подключить еще один однофазный однополупериодный выпрямитель, будет получена схема, представленная на рис. 3.4-16 (т.н. несимметричный удвоитель напряжения).

 

Рис. 3.4-16. Схема несимметричного удвоителя напряжения (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б)

 

Еще одна схема удвоителя напряжения, составленная из двух однофазных однополупериодных выпрямителей с емкостным фильтром, дана на рис. 3.4-17. Ее называют симметричным удвоителем напряжения (или схемой Латура). Входящие в схему выпрямители по входу включены параллельно, а по выходу последовательно.

 

Рис. 3.4-17. Симметричный удвоитель напряжения (схема Латура)

 

При положительной полуволне входного напряжения работает выпрямитель на диоде VD1, заряжая конденсатор C1, а при отрицательной полуволне — выпрямитель на диоде VD2, заряжающий конденсатор C2. В результате и C1, и C2 заряжаются до уровня входного напряжения, а при их последовательном включении суммарное напряжение равно удвоенному входному.

Основное преимущество схемы Латура перед несимметричным удвоителем напряжения (рис. 3.4-16) состоит в том, что рабочее напряжение обоих конденсаторов составляет \(U_{вх max}\).

Коэффициент умножения подобных схем можно увеличивать, наращивая количество звеньев умножения. На рис. 3.4-18 приведена схема несимметричного умножителя с количеством звеньев типа “два диода – два конденсатора”, равным \(n\).

 

Рис. 3.4-18. Схема несимметричного n-звенного умножителя напряжения

 

Когда нагрузка отсутствует, на выходе данной схемы генерируется напряжение \(U_{вых1} = 2nU_{вх max}\) или \(U_{вых2} = (2n‑1)U_{вх max}\). При подключении нагрузки конденсаторы будут периодически разряжаться и заряжаться. 2 — \cfrac{1}{6} n \right) \),

где \(f\) — частота входного напряжения.

 

Приведенная формула верна и для описанной выше схемы несимметричного удвоителя напряжения.

Следует, однако, понимать, что в реальных схемах существуют дополнительные факторы, снижающие выходное напряжение умножителя. Это разного рода паразитные емкости, шунтирующие диоды и нагрузку, токи утечки диодов и т.п.

При наличии у вторичной обмотки трансформатора средней точки возможно построение многозвенной симметричной схемы умножителя напряжения (рис. 3.4‑19), которая имеет лучшие параметры. При работе данной схемы на нагрузку конденсаторы средней цепочки разряжаются только током, проходящим через нагрузку. Убыль заряда восполняется дважды за период от конденсаторов крайних цепочек. Благодаря этому, пульсации и падение напряжения на выходе оказываются существенно меньше, чем в простой несимметричной схеме умножения. Пульсации, обусловленные паразитными емкостями, вообще отсутствуют.

2 + \cfrac{1}{3} n \right) \)

 

 

Рис. 3.4-19. Схема симметричного n-звенного умножителя напряжения

 

Можно заметить, что при малых значениях n выходное напряжение растет почти пропорционально числу каскадов. При увеличении n этот рост замедляется и затем вообще прекращается. Очевидно, что делать умножители с числом каскадов большим, чем то, при котором достигается максимум умножения, не имеет смысла. Такое предельное значение n для схемы симметричного умножителя можно найти по формуле:

\( n_max = 2 \sqrt{\cfrac{fCU_{вх max}}{I_н}} \)

При прочих равных условиях для несимметричной схемы умножителя максимальное число каскадов окажется в два раза меньшим. Для повышения эффективности умножителей напряжения целесообразно увеличивать частоту питающего напряжения и емкости применяемых в умножителе конденсаторов. В рассмотренных схемах в процессе работы на все диоды действует обратное напряжение \(U_{обр max} = 2U_{вх max}\).

С использованием описанных выше принципов возможно построение большого числа разнообразных схем умножения напряжения. Несколько примеров подобных схем приводится на рис. 3.4‑20…3.4-23, а на рис. 3.4-24 представлена схема маломощного преобразователя постоянного напряжения с применением диодного умножителя [5].

 

Рис. 3.4-20. Схемы умножения на три

 

 

Рис. 3.4-21. Схемы умножения на четыре

 

 

Рис. 3.4-22. Схемы умножения на шесть

 

 

Рис. 3.4-23. Схема умножения на восемь

 

 

Рис. 3.4-24. Маломощный преобразователь постоянного напряжения на основе диодного умножителя

 

 

< Предыдущая		Следующая >

Схема умножителя напряжения на 200 киловольт

Схема диодно-конденсаторного формирователя высокого напряжения

В современных радиоэлектронных устройствах умножители напряжения нашли широкое применение. Причём, если в относительно низковольтных цепях (до нескольких тысяч вольт) абсолютным приоритетом пользуются трансформаторные преобразователи, то для получения напряжений, исчисляемых десятками киловольт, значительно более простым решением будет использование умножителей напряжения. Умножитель напряжения состоит из включённых определенным образом диодов и конденсаторов и представляет собой преобразователь напряжения переменного тока источника в более высокое выходное постоянное напряжение. С основными типами умножителей, а также онлайн калькулятором по их расчёту можно познакомиться на странице – Ссылка на страницу.

Наиболее распространёнными являются умножители напряжения последовательного типа (Рис.1).

Рис.1 Схема 2-х ступенчатого умножителя напряжения последовательного типа

Каждая ступень, состоящая из двух диодов и двух конденсаторов, повышает напряжение в 2 раза. Теоретически количество ступеней (секций) можно увеличивать до бесконечности, практически – с ростом числа секций их вклад в увеличение выходного напряжения довольно быстро уменьшается. Однако словацкий инженер Йозеф Богин не постеснялся увеличить количество ступеней до 8 и получить на выходе 200 киловольт при входном переменном напряжении 8 кВ.
И вот что он пишет на своём сайте http://boginjr.com:

     Умножитель 200 кВ

Умножитель, который я изготовил для своих новых рентгеновских экспериментов – это полуволновой восьмиступенчатый умножитель Кокрофта-Уолтона (или каскад Вилларда), погружённый в масло. Он с запасом обеспечивает выходное напряжение 220 кВ при напряжении питания 10 кВ переменного тока.

Шестнадцать конденсаторов на 2,2 нФ и шестнадцать диодов (HVRL300) на 30 мА (всё с допустимым напряжением 30 киловольт) образуют 8-ступенчатый полуволновой умножитель. Поскольку этот умножитель изначально планировался для рентгеновских экспериментов, мои диоды рассчитаны на ток 30 мА. Однако если вы планируете построить умножитель для долговременного формирования дуги, то вам лучше использовать более мощные диоды.
Схема хорошо читается из рисунка, приведённого ниже:

8-ступенчатый умножитель напряжения последовательного типа

Теоретическое значение выходного напряжения (это означает, что входное напряжение представляет собой синусоиду достаточно высокой частоты, а также не учитывается падение напряжения на диодах) рассчитывается с помощью простого уравнения: Uout = 2 * Uin * sqrt (2) * Nступеней, где 1 ступень состоит из 2 диодов и 2 конденсаторов.

Конечно, всё это устройство должно быть погружено в масло, чтобы предотвратить возникновение дуги и потерь на коронный разряд. На всякий случай я использовал трансформаторное масло. Хотя чистого и обезвоженного растительного или минерального масла также будет вполне достаточно.
В дальнейшем я залил его горячим парафином, так как синтетическое трансформаторное масло было очень агрессивным по отношению к пластику.

На фотографии, приведённой ниже, показана работа умножителя, питаемого прямоугольным переменным током от небольшого однотактного драйвера.

Толстая 8см искра при входном напряжении 3 кВ, 30 ВА, 12 кГц

При нагрузке напряжение питания такого специально созданного маломощного драйвера падает примерно до трех киловольт переменного тока. И это хорошо, поскольку данная разработка не была рассчитана на долговременную работу с дугой.

А вот на следующем рисунке этот умножитель используется в (будущей рентгеновской установке) совместно с двухтактным ZVS драйвером и советским строчным трансформатором переменного тока на 8 кВ.

Искры 28 см (около 200 кВ). Вход представляет собой ZVS-драйвер с напряжением 8 кВ

Что касается заземления. Заземление / сетевое заземление / PE / PEN следует подключить к нижнему выводу HV трансформатора. Только не позволяйте второму (верхнему) выводу трансформатора или высоковольтному выходу умножителя «шипеть» на что-либо проводящее, неподключённое к земле, будь то драйвер ZVS, радиаторы, трансформаторы и так далее. Если это невозможно (например, из-за недостатка места), то полностью экранируйте драйвер и заземлите корпус экрана. В этом случае, даже если HV ударит ваше шасси, с драйвером ничего не случится.

Jozef Bogin, 11.05.2013

ВНИМАНИЕ!!! Работа с высоким напряжением крайне опасна для жизни и здоровья организма.
Поэтому Vpayaem.ru настоятельно не рекомендует практиковаться в этой области при отсутствии специальных знаний и соответствующего опыта. Вся информация, размещённая на этой странице, предназначена исключительно для ознакомительных целей – помните об этом, уважаемые господа и барышни, и не говорите, что вас не предупреждали!

 

Схемы умножителя напряжения

— схемы удвоения, утроения и учетверения напряжения

Умножители напряжения — это цепи, в которых мы получаем очень высокое постоянное напряжение от источника низкого напряжения переменного тока, схема умножителя напряжения генерирует напряжение, кратное пиковому входное напряжение переменного тока, например, если пиковое напряжение переменного тока составляет 5 вольт, мы получим 15 вольт постоянного тока на выходе, в случае схемы с тройным напряжением. Мультиметр считывает только среднеквадратичное значение напряжения переменного тока, нам нужно умножить среднеквадратичное значение на 1,414 (корень 2), чтобы получить пиковое значение.

 

Обычно трансформаторы используются для повышения напряжения, но иногда трансформаторы нецелесообразны из-за их размера и стоимости. Схемы умножителей напряжения могут быть построены с использованием небольшого количества диодов и конденсаторов, поэтому они недороги и очень эффективны по сравнению с трансформаторами. Схемы умножителя напряжения очень похожи на схемы выпрямителя, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный, но схемы умножителя напряжения не только преобразуют переменный ток в постоянный, но также могут генерировать очень ВЫСОКОЕ постоянное напряжение.

 

Эти схемы очень полезны, когда необходимо генерировать высокое постоянное напряжение с низким переменным напряжением и малым током, например, в микроволновых печах, мониторах с ЭЛТ (электронно-лучевыми трубками) в телевизорах и компьютерах. ЭЛТ-монитор требует высокого напряжения постоянного тока с низким током.

 

Полноволновой удвоитель напряжения

Как следует из названия, входное напряжение удваивается с помощью этой схемы. Операция Двухполупериодный удвоитель напряжения очень проста:

 

Во время положительного полупериода синусоидальной волны переменного тока диод D1 смещается в прямом направлении, а D2 смещается в обратном направлении, поэтому конденсатор C1 заряжается через D1 до пикового значения синусоиды (Vpeak). И во время отрицательного полупериода синусоиды D2 смещен в прямом направлении, а D1 смещен в обратном направлении, поэтому конденсатор C2 получает заряд через D2 до Vpeak.

 

Теперь оба конденсатора заряжены до Vpeak, поэтому мы получаем 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak) на конденсаторах C1 и C2 без подключенной нагрузки. Он назван в честь двухполупериодного выпрямителя.

 

Схема удвоения напряжения полупериода

Ранее мы также создали схему удвоения напряжения с таймером 555 в нестабильном режиме и источником постоянного тока. На этот раз мы используем 220 В переменного тока и трансформатор 9-0-9 для понижения 220 В переменного тока, чтобы мы могли продемонстрировать умножитель напряжения на макетной плате .

 

Во время первого положительного полупериода синусоидальной волны (AC) диод D1 смещается в прямом направлении, а конденсатор C1 заряжается через D1. Конденсатор C1 заряжается до пикового напряжения переменного тока, то есть Vpeak.

 

Во время отрицательного полупериода синусоиды диод D2 проводит, а D1 смещается в обратном направлении. D1 блокирует разрядку конденсатора C1. Теперь конденсатор C2 заряжается комбинированным напряжением конденсатора C1 (Vpeak) и отрицательным пиком переменного напряжения, которое также является Vpeak. Таким образом, конденсатор С2 заряжается до 2 В пикового напряжения. Следовательно, напряжение на конденсаторе C2 в два раза больше Vpeak переменного тока.

 

В следующем положительном цикле конденсатор C2 разряжается в нагрузку, если нагрузка подключена, и перезаряжается в следующем цикле. Таким образом, мы видим, что он заряжается в одном цикле и разряжается в следующем цикле, поэтому частота пульсаций равна частоте входного сигнала, то есть 50 Гц (сеть переменного тока).

 

Цепь тройника напряжения

Чтобы построить цепь тройника напряжения, нам просто нужно добавить еще 1 диод и конденсатор к вышеприведенной схеме удвоителя напряжения полуволны в соответствии с принципиальной схемой ниже.

 

Как мы видели в схеме удвоителя напряжения, в первом положительном полупериоде конденсатор C1 заряжается до Vpeak, а конденсатор C2 заряжается до 2Vpeak в отрицательный полупериод.

 

Теперь во время второго положительного полупериода диоды D1 и D3 открыты, а D2 смещается в обратном направлении. Таким образом, конденсатор С2 заряжает конденсатор С3 до того же напряжения, что и он сам, что составляет 2 Впик.

 

Теперь конденсаторы C1 и C3 соединены последовательно, и напряжение на C1 равно Vpeak, а напряжение на C3 равно 2 Vpeak, поэтому напряжение на последовательном соединении C1 и C3 равно Vpeak+2Vpeak = 3 Vpeak, и мы получаем Triple напряжение на входе Vpeak volt.

 

Учетверенная схема напряжения

Поскольку мы построили удвоенную схему напряжения, добавив один диод и конденсатор в схему удвоения напряжения полуволны, снова нам просто нужно добавить еще один диод и конденсатор в схему удвоения напряжения, чтобы построить Четырехканальная цепь напряжения (в 4 раза больше входного напряжения).

 

Мы видели в схеме триплера напряжения, что конденсатор C1 заряжается до Vpeak в первый положительный полупериод, C2 заряжается до 2Vpeak в отрицательный полупериод, а C3 также заряжается до 2Vpeak во второй положительный полупериод.

 

Теперь, во время второго отрицательного полупериода, диоды D2 и D4 открыты, и конденсатор C4 заряжается до 2 Впик от конденсатора С3, который также имеет 2 Впик. И мы получаем четырехкратное значение Vpeak (4Vpeak) на конденсаторах C2 и C4, так как оба конденсатора имеют 2 Vpeak.

 

В схемах умножителя напряжения практически напряжение не точно кратно пиковому напряжению, результирующее напряжение меньше кратных из-за некоторого падения напряжения на диодах, поэтому результирующее напряжение будет:

Vout = Multiplier*Vpeak – падение напряжения на диодах

 

Недостатком этого типа схемы умножителя является высокая частота пульсаций, и очень трудно сгладить выходной сигнал, хотя использование конденсаторов большого номинала может помочь уменьшить пульсации. И преимущество схемы в том, что мы можем генерировать очень высокое напряжение от источника питания низкого напряжения.

 

Мы можем генерировать гораздо более высокое напряжение и получить в 5, 6, 7 и более раз больше пикового напряжения переменного тока, добавляя больше диодов и конденсаторов. Мы также можем генерировать высокое отрицательное напряжение, просто поменяв полярность диодов и конденсаторов в этой цепи. Теоретически мы можем бесконечно увеличивать напряжение, но практически это невозможно из-за емкости конденсаторов, малого тока, высокой пульсации и многих других факторов.

 

Видео:

 

Примечания:

• Напряжение не будет многократно увеличиваться мгновенно, но будет увеличиваться медленно, и через некоторое время оно будет равно тройному входному напряжению.
• Номинальное напряжение конденсаторов должно как минимум вдвое превышать входное напряжение.
• Выходное напряжение не точно кратно пиковому входному напряжению, оно будет меньше входного напряжения.

Умножитель напряжения с переменным напряжением: Руководство от TescaGlobal

Содержание

Умножитель напряжения с цепью переменного напряжения является невероятно полезным и универсальным инструментом для увеличения входного напряжения переменного тока (AC). Используя комбинацию конденсаторов и диодов в определенной конфигурации, известной как «сеть умножения », эти схемы могут значительно увеличить входное напряжение. Например, схема умножителя напряжения с коэффициентом 2:1 эффективно удваивает входное напряжение.

«Одним из наиболее значительных преимуществ умножителей напряжения является их способность генерировать высокое напряжение на выходе, что делает их идеальными для высоковольтных источников питания и генераторов рентгеновского излучения». Высоковольтные источники питания используются в различных приложениях, таких как тестирование электростатического разряда (ESD), ускорители частиц и даже в некотором медицинском оборудовании.

Кроме того, умножители переменного напряжения известны своей надежностью и эффективностью. Они относительно просты по конструкции и требуют минимального обслуживания, что делает их экономичным решением для многих приложений. Это также важный инструмент для отраслей, требующих высокого уровня напряжения благодаря надежному и эффективному устройству.

Что такое умножитель напряжения с тренировочными досками переменного напряжения?

«Умножители напряжения — это специальные устройства, предназначенные для преобразования мощности переменного тока в постоянный». Они включают в себя конденсаторы и диоды для выключения потенциального постоянного напряжения из низковольтной розетки переменного тока. Умножители состоят из нескольких каскадов, в каждом из которых есть конденсатор и диод.

Правильная установка конденсаторов и диодов помогает получить отфильтрованный и выпрямленный выходной сигнал. Амплитуда напряжения выше по сравнению с входным напряжением.

Умножитель напряжения появился в 1932 году. Прежде всего, он был необходим для приложений, требующих малых токов и высоких напряжений. С помощью умножителей можно уменьшить размер трансформатора.

Последние технологические усовершенствования упростили создание умножителей напряжения. Эти устройства облегчают преобразование низкого напряжения переменного тока в более высокое напряжение постоянного тока.

Учебная доска по напряжению переменного тока позволяет интерпретировать умножение напряжения с использованием конденсаторов, сопротивлений и конденсаторов. Прибор включает в себя блок питания переменного тока с электрической схемой, возможностью выбора выхода и компонентами удвоения/утроения на панели.

Используя учебную доску, вы можете эффективно определять характеристики регулирования. Автономная плата нуждается в аппарате. Особенно студенты, изучающие инженерию и естественные науки, получат пользу от использования доски.

6 Первичный

Использование умножителя напряжения с учебным столом переменного напряжения —

Умножитель напряжения с учебным столом переменного напряжения — это специализированное устройство, предназначенное для образовательных и учебных целей. Он учит студентов и инженеров принципам и работе умножителей напряжения. Учебная доска обеспечивает практический и интерактивный опыт обучения, который позволяет студентам и инженерам получить практический опыт в создании, тестировании и устранении неполадок умножителей напряжения.

Основное использование умножителей напряжения с учебными досками переменного напряжения включает:

1. Практическое обучение: 

Учебные доски позволяют студентам и инженерам получить практический опыт создания, тестирования и устранения неполадок умножителей напряжения.

2. Экспериментирование: 

Учебные доски позволяют учащимся и инженерам проводить эксперименты и тестировать различные конфигурации умножителей напряжения, чтобы понять, как они работают и как оптимизировать их производительность.

3. Схема: 

Учебные доски позволяют студентам и инженерам проектировать, создавать и тестировать свои схемы умножителей напряжения.

4. Поиск и устранение неисправностей: 

Учебные доски позволяют учащимся и инженерам научиться устранять неисправности в схемах умножителя напряжения, включая выявление и устранение распространенных проблем.

5. Исследования и разработки: 

Исследовательские группы также могут использовать учебные доски для моделирования и тестирования новых конструкций и концепций умножителей напряжения.

6. Повышение квалификации: 

Профессионалы могут использовать учебные доски, чтобы освежить свои знания о множителях напряжения и быть в курсе новейших технологий.

Умножитель напряжения с учебной доской для измерения напряжения переменного тока незаменим для всех, кто хочет изучить умножители напряжения и работать с ними. Он обеспечивает интерактивный и практический опыт обучения, который может помочь углубить понимание и улучшить запоминание материала.

Принцип работы умножителей напряжения с переменным напряжением

Умножители напряжения с переменным напряжением представляют собой электрические схемы, в которых используется комбинация конденсаторов и диодов для увеличения входного напряжения переменного тока (AC). Принцип работы этих схем основан на способности конденсаторов накапливать электрическую энергию и выпрямительных свойствах диодов.

Типичная схема умножителя напряжения состоит из ряда диодов и конденсаторов, соединенных в определенной конфигурации, известной как « множитель сети ».

• Входное напряжение подается на первую пару диод-конденсатор, также называемую «стадией ». Диод в каскаде выпрямляет входное напряжение, позволяя току течь через конденсатор и заряжать его до пикового значения входного напряжения.
• Затем заряженный конденсатор служит входом для следующего этапа, и процесс повторяется. Напряжение на каждом конденсаторе увеличивается по мере того, как входное напряжение подается на каждый последующий каскад. Окончательное выходное напряжение представляет собой сумму напряжений на всех каскадах.

Эта схема также известна как каскадный удвоитель напряжения, поскольку она удваивает входное напряжение на каждом каскаде. Количество каскадов в схеме умножителя определяет общий коэффициент умножения схемы. Например, схема с двумя каскадами будет иметь коэффициент умножения 2, а схема с тремя каскадами будет иметь коэффициент умножения 3.

Стоит отметить, что умножители напряжения с переменным напряжением могут использоваться только с входом переменного тока. напряжения, так как процесс диодного выпрямления основан на переменном характере входного напряжения. Выходное напряжение также будет переменным напряжением с той же частотой, что и на входе, но с более высокой амплитудой.

Компоненты умножителей напряжения с доской для обучения напряжению переменного тока?

Учебная плата умножителя напряжения с умножителем напряжения переменного тока предназначена для образовательных и учебных целей. Обычно она включает в себя различные компоненты, которые позволяют студентам и инженерам изучать, создавать, тестировать и устранять неисправности в схемах умножителя напряжения.

1.

Диоды- 

Диоды являются одним из важнейших компонентов схем умножителей напряжения; они выпрямляют входное напряжение и позволяют току течь через конденсаторы. Учебные платы часто включают в себя различные типы диодов, например кремниевые, германиевые и диоды Шоттки; это позволяет студентам и инженерам экспериментировать с различными типами диодов и понимать их характеристики.

2.

Конденсаторы- 

Конденсаторы являются еще одним важным компонентом цепей умножителя напряжения; они используются для хранения электроэнергии. Учебные доски обычно содержат различные типы конденсаторов, например керамические, электролитические и танталовые, что позволяет студентам и инженерам экспериментировать с различными типами конденсаторов и понимать их характеристики.

3.

Beadboard- 

Макет — это устройство, которое позволяет учащимся и инженерам создавать и тестировать электронные схемы без пайки компонентов. Учебные доски часто включают в себя макетную плату, позволяющую студентам и инженерам быстро создавать и тестировать схемы умножителей напряжения.

4.

Источник питания —

Источник питания обеспечивает входное напряжение для схемы умножителя напряжения; Учебные платы часто включают переменный источник питания постоянного тока, чтобы студенты и инженеры могли экспериментировать с различными уровнями входного напряжения.

5.

Осциллограф- 

Осциллограф — это электронное испытательное устройство, позволяющее студентам и инженерам просматривать и измерять электрические сигналы в цепи умножителя напряжения. Учебные доски часто включают в себя осциллограф, позволяющий студентам и инженерам просматривать и измерять выходное напряжение и ток в цепи.

6.

Измерители- 

Измерители, такие как вольтметры, амперметры или мультиметры, могут измерять напряжение, ток и другие параметры цепи. Эти измерители могут выполнять основные измерения, такие как напряжение и ток, а также устранять неполадки в цепи.

Это стандартные компоненты, которые можно найти на умножителях напряжения с тренировочными платами переменного напряжения . Компоненты, включенные в тренировочную доску, будут зависеть от конкретной доски и предполагаемого использования.

Умножители напряжения с тренировочной доской для измерения напряжения переменного тока

Основная установка умножителя напряжения включает в себя конденсаторы и диоды. Учебная плата для умножителей напряжения обычно включает следующие компоненты:

• Источник питания (например, трансформатор) для обеспечения входного напряжения
• Диоды (например, выпрямительные диоды) для преобразования переменного напряжения в постоянное
• Конденсаторы накапливают и выделяют энергию для повышения напряжения
• Нагрузка (например, резистор) для измерения выходного напряжения
• Соединительные провода и макетная плата или печатная плата для соединения компонентов
• Вольтметр или осциллограф для измерения входного и выходного напряжения

Количество конденсаторов и диодов зависит от типа выбранной схемы умножителя. Они получают малое переменное напряжение для успешного преобразования в высокое постоянное напряжение. Вот почему схема умножителя напряжения может умножать и выпрямлять напряжение. Есть диоды для облегчения процесса выпрямления. Наоборот, конденсатор играет роль в повышении напряжения.

Некоторые умножители напряжения содержат удвоители напряжения (имеются в конденсаторах с перекрестной связью). Другие умножители демонстрируют малую мощность преобразования. Это потому, что их входное напряжение становится низким.

В зависимости от типа умножителя вы можете получить выход с двойной полярностью, соединив отрицательную и положительную клеммы. Умножитель напряжения попеременно переключает выход между удвоителями напряжения.

Вы можете прочитать брошюру, прилагаемую к пакету умножителя напряжения, чтобы узнать больше о настройке.

Типы умножителей напряжения с обучающей платой переменного напряжения —

Умножители напряжения с переменным напряжением бывают разных типов —

1.

схема, в которой используются диоды и конденсаторы для удвоения амплитуды переменного напряжения. Он работает путем выпрямления входного напряжения и использования конденсаторов для хранения и высвобождения энергии в течение положительной половины входного цикла.

• Схема состоит из двух конденсаторов, двух диодов и нагрузки. Входное напряжение подается на анод первого диода, что позволяет току течь через диод в течение положительной половины входного цикла.
• Ток заряжает первый конденсатор, и напряжение на конденсаторе добавляется к входному напряжению, что приводит к удвоению напряжения на выходе.
• Во время отрицательной половины входного цикла второй диод смещается в прямом направлении, позволяя току течь через него и заряжать второй конденсатор.
• Напряжение на втором конденсаторе также добавляется к входному напряжению, что еще больше увеличивает выходное напряжение.

Схема неэффективна, так как много энергии теряется в виде тепла. Выходное напряжение также не является полностью стабильным и может варьироваться в зависимости от входного напряжения и значений емкости, используемых в схеме. Кроме того, схема удвоителя напряжения предназначена только для однополупериодного выпрямления, поэтому, если на входе двухполупериодный, схема не будет работать.

Использование удвоителя напряжения тепловой волны- 

Полуволновые удвоители напряжения широко используются в старых электронных устройствах, таких как ламповые радиоприемники, телевизоры и промышленное оборудование, требующее высоковольтного источника постоянного тока.

Полупериодные удвоители напряжения можно использовать, когда требуется высоковольтный источник постоянного тока, но входное напряжение низкое или нестабильное. Они также полезны в тех случаях, когда стоимость двухполупериодного выпрямителя или более сложной схемы умножителя напряжения не оправдана.

В дополнение к этому их также можно использовать в специальных экспериментальных установках, таких как высоковольтные генераторы постоянного тока, и в некоторых учебных лабораториях для демонстрации работы умножителей напряжения.

Стоит отметить, что в большинстве случаев современные электронные устройства и оборудование используют более эффективные и стабильные схемы питания, такие как двухполупериодные выпрямители или импульсные источники питания.

2.

Двухполупериодный удвоитель напряжения

Двухполупериодный удвоитель напряжения представляет собой схему, в которой используются диоды и конденсаторы для удвоения амплитуды переменного напряжения. Он работает путем выпрямления входного напряжения с помощью схемы двухполупериодного выпрямителя и использования конденсаторов для хранения и высвобождения энергии как во время положительных, так и отрицательных полупериодов входного напряжения.

Схема состоит из четырех диодов, двух конденсаторов и нагрузки. Входное напряжение прикладывается к аноду первого диода и катоду третьего диода, что позволяет току течь через оба диода как во время положительного, так и отрицательного полупериода входного напряжения. Ток заряжает два конденсатора, и напряжение на каждом конденсаторе добавляется к входному напряжению, что приводит к удвоению напряжения на выходе.

Двухполупериодные удвоители напряжения более эффективны, чем полупериодные удвоители напряжения, поскольку они используют как положительные, так и отрицательные циклы входного напряжения. Они также обеспечивают более стабильное выходное напряжение по сравнению с полуволновыми удвоителями напряжения. Однако они по-прежнему не так эффективны, как другие схемы электропитания, такие как двухполупериодный мостовой выпрямитель или импульсный источник питания.

Двухполупериодные удвоители напряжения используются в определенных приложениях, таких как питание ламповых устройств, генераторы постоянного тока высокого напряжения и промышленное оборудование, требующее источника постоянного тока высокого напряжения. Они также используются в некоторых учебных лабораториях для демонстрации работы умножителей напряжения.

Использование двухполупериодного удвоителя напряжения —

Двухполупериодный удвоитель напряжения — это схема, которую можно использовать, когда требуется высоковольтный источник постоянного тока, но входное напряжение низкое или нестабильное. Некоторые конкретные приложения, в которых можно использовать двухполупериодные удвоители напряжения, включают:

• Питание ламповых электронных устройств:

Двухполупериодные удвоители напряжения могут обеспечивать высоковольтный источник постоянного тока, необходимый для работы ламповых электронных устройств, таких как радиоприемники, телевизоры и усилители.

• Высоковольтные генераторы постоянного тока:

Двухполупериодные удвоители напряжения могут использоваться в высоковольтных генераторах постоянного тока для увеличения выходного напряжения до уровня, подходящего для конкретных экспериментов или демонстраций.

• Промышленное оборудование:

Некоторое промышленное оборудование, для которого требуется высоковольтный источник постоянного тока, может использовать двухполупериодный удвоитель напряжения в качестве цепи питания.

• Образовательные лаборатории:

Двухполупериодные удвоители напряжения также используются в некоторых учебных лабораториях для демонстрации работы умножителей напряжения и для обучения студентов основному принципу двухполупериодного выпрямления.

Стоит отметить, что в большинстве случаев современные электронные устройства и оборудование используют более эффективные и стабильные схемы питания, такие как двухполупериодные мостовые выпрямители или импульсные источники питания. Двухполупериодные удвоители напряжения не нашли широкого применения в современных приложениях из-за их низкого КПД по сравнению с другими схемами питания.

3.

Утроитель напряжения —

Утроитель напряжения — это схема, в которой используются диоды и конденсаторы для утроения амплитуды переменного напряжения. Он работает путем выпрямления входного напряжения и использования конденсаторов для хранения и высвобождения энергии во время положительных полупериодов входного напряжения.

Схема состоит из шести диодов и трех конденсаторов. Входное напряжение подается на анод первого диода, что позволяет току течь через диод в течение положительной половины входного цикла.

Ток заряжает первый конденсатор, и напряжение на конденсаторе добавляется к входному напряжению. Затем второй диод используется для зарядки второго конденсатора, и напряжение на втором конденсаторе добавляется к входному напряжению и напряжению первого конденсатора.

Наконец, третий диод используется для зарядки третьего конденсатора. Напряжение на третьем конденсаторе суммируется с входным напряжением и напряжением первого и второго конденсаторов. Выходное напряжение представляет собой сумму входного напряжения и напряжения на трех конденсаторах, в результате чего напряжение увеличивается втрое.

Использование усилителя напряжения- 

Умножитель напряжения широко используется в конкретных приложениях, таких как питание ламповых электронных устройств, высоковольтных генераторов постоянного тока и некоторого промышленного оборудования, требующего высоковольтного источника постоянного тока.

4.

Четверка напряжения —

Четверка напряжения — это схема, в которой используются диоды и конденсаторы для четырехкратного увеличения амплитуды переменного напряжения. Он работает путем выпрямления входного напряжения и использования конденсаторов для хранения и высвобождения энергии во время положительных полупериодов входного напряжения.

Схема состоит из восьми диодов и четырех конденсаторов. Входное напряжение подается на анод первого диода, что позволяет току течь через диод в течение положительной половины входного цикла.

Ток заряжает первый конденсатор, и напряжение на конденсаторе добавляется к входному напряжению. Затем второй диод используется для зарядки второго конденсатора, и напряжение на втором конденсаторе добавляется к входному напряжению, напряжению первого конденсатора и так далее.

Выходное напряжение представляет собой сумму входного напряжения и напряжения на четырех конденсаторах, в результате чего напряжение увеличивается в четыре раза.

Использование четырехкратных цепей напряжения- 

Четырехкратные схемы напряжения широко используются в электронных устройствах на основе силовых ламп, высоковольтных генераторах постоянного тока, промышленном оборудовании и учебных лабораториях.

Умножители напряжения с учебной доской для измерения напряжения переменного тока Брошюра

Умножитель напряжения поставляется с брошюрой с учебной доской для измерения напряжения переменного тока. Эта брошюра содержит исчерпывающие инструкции по эксплуатации, ссылки на книги и рекомендации по отчетам.

Вы также можете узнать о процессах проектирования и теории. Информационная брошюра имеет образовательную ценность для студентов, изучающих электротехнику. Брошюра будет особенно полезна тем, кто впервые использует умножитель напряжения. Будет легко узнать о способах настройки схемы. Кроме того, вы получите советы по технике безопасности при работе с умножителем напряжения.

Некоторые особенности умножителей напряжения с переменным напряжением Обучение, которое можно найти в брошюрах, включает:0007

• Напряжение переменного тока 10–40 В при 10 мА.
• Цифровой вольтметр постоянного тока, 3½ разряда, диапазон 0–200 В.  
• Цифровой вольтметр постоянного тока, 3½ разряда, диапазон 0–200 мА.  
• Достаточное количество других электронных компонентов.
• Драгоценный светильник, предохранитель и главный выключатель ВКЛ/ВЫКЛ.
• Надежные и высококачественные разъемы на соответствующих панелях для подключения сигналов.  
• Размеры- В 125 X Ш 340 X Г 210  

Умножители напряжения с обучающей платой переменного напряжения Цена?

Умножители напряжения переменного тока Цены могут варьироваться в зависимости от конкретных компонентов и функций, включенных в плату. Некоторые факторы, которые могут повлиять на цену, включают:

• Качество и бренд используемых компонентов
• Размер и сложность схемы
• Включение дополнительных функций, таких как вольтметр или осциллограф
• Компания или поставщик, у которого вы покупаете плату

Как правило, базовые умножители напряжения с обучающей платой переменного напряжения могут стоить от 6000 до 80000 фунтов стерлингов.