Spannungsvervielfacher
Was wäre, wenn Sie die Kondensatoren parallel oder einzeln aufladen, sie dann in Reihe schalten und die resultierende Batterie als Quelle höherer Spannung verwenden? Dies ist jedoch eine bekannte Methode zur Spannungserhöhung, die als Multiplikation bezeichnet wird.
Mithilfe eines Spannungsvervielfachers kann aus einer Niederspannungsquelle eine höhere Spannung gewonnen werden, ohne dass hierfür ein Aufwärtstransformator erforderlich ist. In manchen Anwendungen funktioniert der Transformator überhaupt nicht, und manchmal ist es viel bequemer, einen Multiplikator zu verwenden, um die Spannung zu erhöhen.
Beispielsweise kann bei in der UdSSR hergestellten Fernsehgeräten eine Spannung von 9 kV aus einem linearen Transformator gewonnen und dann mit einem Multiplikator UN9 / 27-1,3 bereits auf 27 kV erhöht werden (die Markierung bedeutet, dass dem Eingang 9 kV zugeführt werden). Am Ausgang werden 27 kV bei einem Strom von 1,3 mA erhalten.
Stellen Sie sich vor, Sie müssten eine solche Spannung für einen Röhrenfernseher mit nur einem Transformator erreichen? Wie viele Windungen muss die Sekundärwicklung haben und wie dick muss der Draht sein? Dies würde zu einer Materialverschwendung führen.Als Ergebnis stellt sich heraus, dass ein Multiplizierer durchaus geeignet ist, um hohe Spannungen zu erhalten, wenn die erforderliche Leistung nicht hoch ist.
Eine Spannungsvervielfacherschaltung, egal ob Niederspannung oder Hochspannung, enthält nur zwei Arten von Komponenten: Dioden und Kondensatoren.
Die Funktion der Dioden besteht darin, den Ladestrom in die jeweiligen Kondensatoren zu leiten und dann den Entladestrom von den jeweiligen Kondensatoren in die richtige Richtung zu leiten, sodass das Ziel (Erzielung einer erhöhten Spannung) erreicht wird.
Natürlich wird an den Multiplizierer eine Wechsel- oder Wellenspannung angelegt, und oft wird diese Quellenspannung vom Transformator entnommen. Und am Ausgang des Multiplikators bleibt dank der Dioden nun die Spannung konstant.
Schauen wir uns am Beispiel eines Verdopplers an, wie der Multiplikator funktioniert. Wenn sich der Strom ganz am Anfang von der Quelle nach unten bewegt, wird der nahegelegene obere Kondensator C1 zuerst und am intensivsten über die nahegelegene untere Diode D1 aufgeladen, während der zweite Kondensator gemäß dem Schema keine Ladung erhält, da er durch blockiert ist die Diode.
Da wir hier außerdem eine Wechselstromquelle haben, fließt der Strom von der Quelle nach oben, aber hier entlang des Weges gibt es ihn geladener Kondensator C1, der nun in Reihe mit der Quelle geschaltet ist und über die Diode D2 erhält der Kondensator C2 eine Ladung mit einer höheren Spannung, sodass die Spannung an ihm höher ist als die Amplitude der Quelle (abzüglich der Verluste in der). Diode, in den Drähten, im Dielektrikum und anderen.).).
Außerdem wandert der Strom von der Quelle wieder nach unten – der Kondensator C1 wird neu aufgeladen.Und wenn keine Last vorhanden ist, bleibt die Spannung am Kondensator C2 nach einigen Perioden bei etwa 2 Amplitudenspannung der Quelle. Ebenso können Sie weitere Abschnitte hinzufügen, um höhere Spannungen zu erhalten.
Mit zunehmender Stufenzahl des Multiplizierers wird die Ausgangsspannung jedoch zunächst immer höher, nimmt dann aber rapide ab. In der Praxis werden bei Multiplikatoren selten mehr als 3 Schritte verwendet. Denn wenn Sie zu viele Stufen setzen, erhöhen sich die Verluste und die Spannung entfernter Abschnitte wird geringer als gewünscht, ganz zu schweigen vom Gewicht und den Abmessungen eines solchen Produkts.
Übrigens wird die Spannungsverdoppelung traditionell in Mikrowellenherden eingesetzt. TÜV (Frequenz 50 Hz), aber die Verdreifachung, in Vielfachen wie UN, wird auf eine Hochfrequenzspannung angewendet, die in mehreren zehn Kilohertz gemessen wird.
In vielen technischen Bereichen, in denen hohe Spannung bei geringem Strom benötigt wird, haben sich heute Multiplikatoren gut durchgesetzt: in der Laser- und Röntgentechnik, in Display-Hintergrundbeleuchtungssystemen, in Magnetron-Stromkreisen, in Luftionisatoren, Teilchenbeschleunigern, in der Kopiertechnik.