Spannungsvervielfacher - Klassifizierung und Block-Daigramm-Erklärung

Was sind Spannungsvervielfacher?

Spannungsvervielfacher bezieht sich auf eine elektrischeSchaltung bestehend aus Dioden und Kondensatoren, die die Spannung vervielfacht oder erhöht und auch Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, die Spannungsvervielfachung und die Gleichrichtung des Stroms erfolgt mit einem Spannungsvervielfacher. Die Gleichrichtung des Stroms von Wechselstrom zu Gleichstrom wird durch die Diode erreicht, und die Spannungserhöhung wird durch die Beschleunigung der Teilchen durch den Antrieb des durch Kondensatoren erzeugten hohen Potentials erreicht.

Spannungsvervielfacher

Eine Kombination aus Diode und Kondensator macht einfachSpannungsvervielfacher-Schaltung; Der Wechselstromeingang wird einer Schaltung von einer Stromquelle zugeführt, bei der die Gleichrichtung des Stroms und die Teilchenbeschleunigung durch den Kondensator einen erhöhten Gleichspannungsausgang ergeben. Die Ausgangsspannung kann um ein Vielfaches höher sein als die Eingangsspannung, so dass der Lastkreis eine hohe Impedanz aufweisen muss.

In dieser Spannungsverdopplerschaltung ist die erste Diodekorrigiert das Signal und seine Ausgabe entspricht der Spitzenspannung des als Halbwellengleichrichter gleichgerichteten Transformators. Ein Wechselstrom-Vorzeichen mittels des Kondensators führt zusätzlich zu der zweiten Diode, und in Perspektive des durch den Kondensator gelieferten Gleichstroms lässt dies den Ausgang der zweiten Diode auf der ersten sitzen. Entlang dieser Linien ist das Ausgangssignal der Schaltung doppelt so hoch wie die Spitzenspannung des Transformators, weniger die Diode fällt ab.

Varianten von Schaltung und Idee sind zugänglicheine Spannungsvervielfacher-Kapazität von praktisch jeder Variablen bereitstellen. Die gleiche Regel des Sitzens eines Gleichrichters auf einer Alternative und die Verwendung einer kapazitiven Kopplung ermöglicht es einem Schrittsystem, sich vorwärts zu bewegen.

Klassifizierung des Spannungsvervielfachers:

Die Klassifizierung des Spannungsvervielfachers basiert auf dem Verhältnis der Eingangsspannung zur Ausgangsspannung, dementsprechend wurden die Namen auch angegeben

  • Spannungsverdoppler
  • Spannung verdreifachen
  • Spannung vierfach

Spannungsverdoppler:

Die Spannungsverdopplerschaltung besteht aus zwei Diodenund zwei Kondensatoren, bei denen jede Kombination aus Dioden-Kondensator-Schaltung eine positive und negative Änderung aufweist, und die Verbindung von zwei Kondensatoren führt zu einer doppelten Ausgangsspannung für eine gegebene Eingangsspannung.

Spannungsverdoppler

In ähnlicher Weise multipliziert jeder Anstieg in einer Kombination von Diodenkondensator die Eingangsspannung, wobei die Spannung Tripler Vout = 3 Vin und das Spannungsvierfache Vout = 4 Vin ergibt.

Berechnung der Ausgangsspannung

Für einen Spannungsvervielfacher ist die Spannungsauslegung unter Berücksichtigung der Spannungsregelung und der prozentualen Welligkeit wichtig.

Vout = (sqrt 2 xVin x N)

Woher

Vout = Ausgangsspannung des N-Stufen-Spannungsvervielfachers

N = nein von Stufen (es ist die Anzahl der Kondensatoren geteilt durch 2).

Anwendungen der Ausgangsspannung

  • Kathodenstrahlröhren
  • Röntgensystem, Laser
  • Ionenpumpen
  • Elektrostatisches System
  • Wellenrohr unterwegs

Beispiel

Betrachten Sie ein Szenario, in dem 2.Bei einem Eingang von 230 V ist eine Ausgangsspannung von 5 Kv erforderlich. In diesem Fall ist ein mehrstufiger Spannungsvervielfacher erforderlich, bei dem D1-D8 Dioden liefert und 16 Kondensatoren von 100 µF / 400 V angeschlossen werden müssen, um eine Ausgangsleistung von 2,5 Kv zu erreichen.

Formel verwenden

Vout = Quadrat 2 × 230 × 16/2

= 2 × 230 × 8

= 2,5 kV (ungefähr)

In der obigen Gleichung 16/2 gibt die Anzahl der Kondensatoren / 2 die Anzahl der Stufen an.

2 praktische Beispiele

1. Ein Arbeitsbeispiel einer Spannungsvervielfacherschaltung zum Erzeugen von Hochspannungsgleichstrom aus einem Wechselstromsignal

Blockschaltbild der Spannungsvervielfacher-Schaltung

Das System besteht aus einer 8-stufigen SpannungMultipliziereinheit. Die Kondensatoren dienen zum Speichern der Ladung, während die Dioden zur Gleichrichtung verwendet werden. Wenn das Wechselstromsignal angelegt wird, erhalten wir über jeden Kondensator eine Spannung, die sich mit jeder Stufe ungefähr verdoppelt. Also durch Messen der Spannung über 1st Stufe des Spannungsverdopplers und die letzte Stufe, wirHolen Sie sich die erforderliche Hochspannung. Da es sich bei dem Ausgang um eine sehr hohe Spannung handelt, ist eine Messung mit einem einfachen Multimeter nicht möglich. Aus diesem Grund wird eine Spannungsteilerschaltung verwendet. Der Spannungsteiler besteht aus 10 in Reihe geschalteten Widerständen. Die Ausgabe wird über die letzten beiden Widerstände geführt. Die erhaltene Ausgabe wird somit mit 10 multipliziert, um die tatsächliche Ausgabe zu erhalten.

2. Marx Generator

Mit der Entwicklung der FestkörperelektronikFestkörpergeräte werden immer mehr für die Anwendung gepulster Energie geeignet. Sie könnten die gepulsten Energiesysteme mit Kompaktheit, Zuverlässigkeit, hoher Wiederholungsrate und langer Lebensdauer versehen. Das Aufkommen gepulster Stromgeneratoren unter Verwendung von Halbleitervorrichtungen beseitigt die Einschränkungen herkömmlicher Komponenten und verspricht, dass die gepulste Stromtechnologie in kommerziellen Anwendungen weit verbreitet ist. Die jetzt erhältlichen Halbleiterschaltvorrichtungen wie MOSFET oder Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) sind jedoch nur bis zu einigen Kilo Volt ausgelegt.

Die meisten gepulsten Energiesysteme verlangen viel höhere AnforderungenSpannungswerte. Der Marx-Modulator ist eine einzigartige Schaltung, die zur Spannungsvervielfachung bestimmt ist (siehe unten). Traditionell wurden Funkenstrecken als Schalter und Widerstände als Isolatoren verwendet. Daher hatte es Nachteile einer niedrigen Wiederholungsrate, einer kurzen Lebensdauer und Ineffizienz. In diesem Dokument wird ein Marx-Generator mit Festkörpervorrichtungen vorgeschlagen, der die Vorzüge von Leistungshalbleiterschaltern und Marx-Schaltungen kombiniert. Es ist für die Plasmaquelle Ionenimplantation (PSII) [1] und für die folgenden Anforderungen konzipiert:

Moderner Marx-Generator mit MOSFET

Der moderne Marx-Generator mit MOSFET

Für das Ablesen der Spannung und des Zeitraums beachten Sie bitte die CRO-Bildschirmsortierung.

  • Aus dem obigen Niederspannungs-Demogerät finden wirDie Eingabe von 15 Volt, 50% Einschaltdauer an Punkt A geht (–Ve) auch in Bezug auf Masse. Daher muss ein Hochspannungstransistor für Hochspannung verwendet werden. Während dieser Zeit werden alle Kondensatoren C1, C2, C4, C5 bei bis zu 12 Volt aufgeladen.
  • Dann werden durch den richtigen Schaltzyklus C1, C2, C4, C5 die MOSFETs in Reihe geschaltet.
  • Somit erhalten wir am Punkt D eine (-Ve) -Impulsspannung von 12 + 12 + 12 + 12 = 48 Volt

Anwendung von Marx-Generatoren - Hochspannungs-DC nach Marx-Generator

Wie wir mit dem Marx-Generator-Prinzip wissen, sind die Kondensatoren zum Aufladen parallel angeordnet und dann zur Entwicklung einer Hochspannung mit einer Reihe verbunden.

555 Timer funktioniert

Das System besteht aus einem 555-Timerstabiler Modus, der einen Ausgangsimpuls mit 50% Einschaltdauer liefert. Das System besteht aus einer insgesamt vierstufigen Multiplikationsstufe, wobei jede Stufe aus einem Kondensator, zwei Dioden und einem MOSFET als Schalter besteht. Die Dioden dienen zum Laden des Kondensators. Ein hoher Impuls des 555-Timers treibt die Dioden und auch die Optoisolatoren an, die wiederum Ansteuerimpulse an jeden MOSFET liefern. Somit sind die Kondensatoren parallel geschaltet, wenn sie sich auf die Versorgungsspannung aufladen. Ein niedriger Logikimpuls von dem Zeitgeber führt dazu, dass die MOSFET-Schalter ausgeschaltet sind und die Kondensatoren somit in Reihe geschaltet sind. Die Kondensatoren beginnen sich zu entladen, und die Spannung über jedem Kondensator wird addiert, wodurch eine Spannung erzeugt wird, die viermal höher ist als die Eingangsgleichspannung.


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