Spänningsmultiplikatorer - Klassificering och Block Daigram Förklaring

Vad är spänningsmultiplikatorer?

Spänningsmultiplikator avser en elektrisk krets som består av dioder och kondensatorer som multiplicerar eller ökar spänningen och också omvandlar växelström till likström, multiplicering av spänning och likriktning av ström görs med spänningsmultiplikator . Likriktning av ström från växelström till likström uppnås med en diod och en ökning av spänningen uppnås genom acceleration av partiklar genom framdrivning av hög potential som produceras av kondensatorer.

Spänningsmultiplikator

En kombination av diod och kondensator gör att en grundläggande spänningsmultiplikator-krets AC-ingång ges till kretsen från en strömkälla där likriktning av ström och partikelacceleration med kondensator ger en ökad DC-utgångsspänning. Utgångsspänningen kan vara många gånger högre än ingångsspänningen så belastningskretsen måste ha hög impedans.

I denna spänningsdubblerkrets korrigerar den första dioden signalen och dess utsignal är ekvivalent med toppspänningen från transformatorn likriktad som en halvvågslikriktare. Ett växelströmsskylt med hjälp av kondensatorn uppnår dessutom den andra dioden, och i perspektivet av likströmmen som tillhandahålls av kondensatorn gör detta att utgången från den andra dioden sitter ovanpå den första. Längs dessa linjer är utgången från kretsen dubbla transformatorns toppspänning, mindre dioden sjunker.

Varianter av kretsar och idéer är tillgängliga för att tillhandahålla en spänningsmultiplikatorkapacitet på praktiskt taget vilken variabel som helst. Att tillämpa samma regel att sitta en likriktare ovanpå en alternativ och använda kapacitiv koppling ger en typ av stegsystem att gå vidare.

Klassificering av spänningsmultiplikator:

Klassificeringen av spänningsmultiplikatorn är baserad på förhållandet mellan ingångsspänning och utspänning, därför har också namnen ges som

• Spänningsdubblare
• Spänning Tripler
• Spänning fyrdubbel

Spänningsdubbling:

Spänningsdubblerkretsen består av två dioder och två kondensatorer där varje kombination av diodkondensatorkrets delar positiva och negativa förändringar också anslutning av två kondensatorer leder till dubbel utspänning för en given ingångsspänning.

Spänning dubbel

På samma sätt multiplicerar en ökning i en kombination av diodkondensator ingångsspänning där spänning Tripler ger Vout = 3 Vin och spänning fyrdubblar ger Vout = 4 Vin.

Beräkning av utspänning

För en spänningsmultiplikator är utspänningsberäkning viktigt med tanke på spänningsreglering och procentuell krusning är viktig.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Var

Vout = utspänning för N-stegsspänningsmultiplikator

N = nej. steg (det är ingen kondensator dividerad med 2).

Tillämpningar av utspänning

• Katodstrålerör
• Röntgensystem, lasrar
• Jonpumpar
• Elektrostatiskt system
• Resande vågrör

Exempel

Tänk på ett scenario där 2,5 Kv utspänning krävs med en ingång på 230 v, i så fall krävs en flerstegsspänningsmultiplikator där D1-D8 ger dioder och 16 kondensatorer på 100 uF / 400v ska anslutas för att uppnå 2,5 Kv utgång.

Använda formel

Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2

= kvadrat 2 x 230 x 8

= 2,5 Kv (ungefär)

I ovanstående ekvation anger 16/2 inga kondensatorer / 2 anger antalet steg.

2 Praktiska exempel

1. Ett fungerande exempel på spänningsmultiplikatorkretsen för att producera högspännings DC från växelströmssignal.

Blockdiagram som visar spänningsmultiplikatorkrets

Systemet består av en 8-stegsspänningsmultiplikator. Kondensatorerna används för att lagra laddningen medan dioderna används för korrigering. När AC-signalen appliceras får vi en spänning över varje kondensator, som ungefär fördubblas för varje steg. Således genom att mäta spänningen över 1^ststeg för spänningsfördubbling och det sista steget får vi det nödvändiga högspänning . Eftersom utgången är mycket hög spänning är det inte möjligt att mäta den med en enkel multimeter. Av denna anledning används en spänningsdelarkrets. Spänningsdelaren består av 10 motstånd anslutna i serie. Utgången tas över de två sista motstånden. Den erhållna utgången multipliceras således med 10 för att få den faktiska utgången.

2. Marx Generator

Med utvecklingen av halvledarelektronik blir halvledarenheter mer och mer lämpliga för pulserande kraftapplikationer. De skulle kunna ge de pulserande kraftsystemen kompaktitet, tillförlitlighet, hög repetitionsfrekvens och lång livslängd. Ökningen av pulsade kraftgeneratorer som använder solid state-enheter eliminerar begränsningarna för konventionella komponenter och lovar att pulsad energiteknik kommer att användas i stor utsträckning i kommersiella applikationer. Emellertid är solid state-omkopplingsenheter som MOSFET eller Isolerad grindbipolär transistor (IGBT) nu tillgängliga endast upp till några kilo volt.

De flesta pulsade kraftsystem kräver mycket högre spänningsvärden. Marx-modulator är en unik krets avsedd för spänningsmultiplikation, som visas nedan. Traditionellt använde den gnistgap som brytare och motstånd som isolatorer. Därför hade det nackdelar med låg repetitionsfrekvens, kort livslängd och ineffektivitet. I det här dokumentet föreslås Marx-generatorn som använder solid-state-enheter för att kombinera fördelarna med både halvledarströmbrytare och Marx-kretsar. Den är utformad för plasmakällaimplantation (PSII) [1] och för följande krav:

Den moderna Marx-generatorn med MOSFET

För läsning av spänning och tidsperiod, se CRO-skärmens sortering.

• Från ovanstående lågspänningsdemoenhet hittar vi ingången på 15 volt, 50% arbetscykel vid punkt A går (–Ve) också med avseende på mark. Därför måste en högspänningstransistor användas för högspänning. UNDER DENNA GANG LADDAS ALLA KAPACITATORER C1, C2, C4, C5 enligt C upp till 12 volt vardera.
• Sedan genom rätt omkopplingscykel C1, C2, C4, C5 bli seriekopplade genom MOSFET.
• Således får vi en (-Ve) pulsspänning på 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volt vid punkt D.

Tillämpning av Marx Generators - High Voltage DC by Marx generator princip

Som vi vet av Marx Generator-principen är kondensatorerna anordnade parallellt för att ladda upp och sedan anslutas till serier för att utveckla en hög spänning.

Systemet består av en 555 timer som arbetar i ett stabilt läge som ger en utgångspuls med en 50% arbetscykel. Systemet består av totalt 4 stegs multiplikationssteg, varvid varje steg består av en kondensator, 2 dioder och en MOSFET som omkopplare. Dioderna används för att ladda kondensatorn. En hög puls från 555 timmar körs dioderna och även optoisolatorerna som i sin tur ger utlösande pulser till varje MOSFET. Således är kondensatorerna anslutna parallellt när de laddas upp till matningsspänningen. En låg logisk puls från timern resulterar i att MOSFET-omkopplarna är i avstängt tillstånd och kondensatorerna är således anslutna i serie. Kondensatorerna börjar urladdas och spänningen över varje kondensator läggs till, vilket ger en spänning som är 4 gånger mer än ingångens likspänning.