Als het nodig is om constante spanningen te verkrijgen die een veelvoud zijn van de wisselspanning die ze levert, worden in veel gebieden van de radiotechniek spanningsvermenigvuldigende gelijkrichters (VM) gebruikt. Ze zijn onderverdeeld in halfgolf- en volledige golf-, serie- en parallelle typen.
Halfgolfgelijkrichtercircuit
Figuur 1 toont het circuit van een halfgolfgelijkrichter met spanningsverdubbeling. De schakeling kan zowel zelfstandig als als onderdeel van multi-link seriële vermenigvuldigers worden gebruikt.
Rijst. 1. Schema van een halfgolfgelijkrichter met spanningsverdubbeling.
Figuur 2 toont een parallelschakeling van een dubbelzijdige gelijkrichter met spanningsverdubbeling (Latour-schakeling). Deze UN als gelijkrichter kan worden beschouwd als twee halve golven, geschakeld (secundaire wikkeling van transformator T1 - diode VD1 - condensatoren C1, C3; secundaire wikkeling van de transformator - diode VD2 condensatoren C2, C4) in serie. De dubbele spanning aan de uitgang wordt verkregen als gevolg van de toevoeging van afzonderlijk gelijkgerichte spanningen met verschillende polariteiten.
Rijst. 2. Parallelschakeling van een dubbelzijdige gelijkrichter met spanningsverdubbeling (Latour-schakeling).
Serie-halfgolfgelijkrichter met meerdere elementen
Een seriële halfgolfgelijkrichter met meerdere elementen (Fig. 3) met spanningsvermenigvuldiging wordt meestal gebruikt bij lage (tot 10...15 mA) belastingsstromen.
Het circuit bestaat uit halfgolfgelijkrichters - links, in het volgende algoritme - één link (diode en condensator) is eenvoudigweg een halfgolfgelijkrichter bestaande uit een diode en een condensator (gelijkrichter en filter), twee links - een spanningsvermenigvuldiger in half, drie - in drie keer, enz.
De capaciteitswaarden van elke link zijn in de meeste gevallen hetzelfde en zijn afhankelijk van de frequentie van de voedingsspanning en het stroomverbruik.
Rijst. 3. Schakeling van een multi-linkr.
Het is handig om de fysieke processen van toenemende spanning in een halve golf met meerdere secties (Fig. 3) UN te overwegen wanneer er een sinusvormige wisselspanning op wordt toegepast. De VN werken als volgt.
Bij een positieve halvegolfspanning aan de onderste aansluiting van de secundaire wikkeling T1 vloeit er stroom door diode VD1, waardoor condensator Cl wordt opgeladen tot de amplitudewaarde.
Bij een positieve halve golf van de voedingsspanning aan de onderste aansluiting van de secundaire wikkeling T1 wordt de som van de spanningen op de secundaire wikkeling en de spanning op de condensator Cl aangelegd aan de anode VD2; waardoor de stroom door VD2 gaat, neemt de potentiaal van de rechterplaat van C2 ten opzichte van de gemeenschappelijke draad toe, waardoor de ingangsspanning wordt verdubbeld, enz. Hieruit volgt dat hoe meer verbindingen, hoe groter de constante spanning (theoretisch) kan worden verkregen van de VN.
Voor een correct begrip van de vorming en distributie van potentiëlen die ontstaan op radio-elementen tijdens de werking van een spanningsbron, nemen we aan dat één ingangspuls (IP) condensator C1 (Fig. 3) volledig oplaadt tot een spanning van +U.
Laten we ons de tweede positieve puls voorstellen die opkomt bij de bovenste aansluiting van T1 en aankomt bij de linkerplaat C1 volgens het diagram in figuur 3, ook in de vorm van een condensator (Ci) opgeladen tot spanning +U.
Hun gezamenlijke verbinding (Fig. 4) zal de vorm aannemen van in serie geschakelde condensatoren. De potentiaal op C1 ten opzichte van de gemeenschappelijke draad zal toenemen tot +2U, VD2 zal openen en condensator C2 zal opladen tot +2U.
Rijst. 4. Spanningsvermenigvuldigingscircuit.
Wanneer een puls van +U verschijnt op de onderste klem van T1 en op dezelfde manier wordt opgeteld bij een spanning van +2U op condensator C2, zal er een spanning van +3U verschijnen via de geopende VD3 naar C3, enz.
Uit de bovenstaande redenering kunnen we concluderen dat de spanningswaarde ten opzichte van de "gemeenschappelijke" draad (Fig. 3) alleen op C1 gelijk zal zijn aan de amplitudewaarde van de ingangsspanning, d.w.z. +U, op alle andere vermenigvuldigercondensatoren zal de spanning stapsgewijs toenemen in stappen van +2U.
Voor de juiste selectie van de bedrijfsspanning van de condensatoren die in de UL worden gebruikt, gaat het echter niet om de spanning erop ten opzichte van de "gewone" draad, maar om de spanning die op hun eigen aansluitingen wordt toegepast. Deze spanning alleen op C1 is +U, en voor alle andere is deze gelijk aan +2U, ongeacht de vermenigvuldigingsfase.
Laten we ons nu het einde van de actietijd van de VI-puls voorstellen als het sluiten van condensator C (Fig. 4) met een jumper (S1). Het is duidelijk dat als gevolg van de kortsluiting de potentiaal op de anode VD2 zal dalen naar +U, en een potentiaal van 2U zal worden aangelegd op de kathode. Diode VD2 wordt gesloten door sperspanning 2U-U=U.
Hieruit kunnen we concluderen dat op elke UN-diode een sperspanning wordt aangelegd ten opzichte van zijn eigen elektroden, niet meer dan de amplitudewaarde van de voedingsspanningspuls. Voor de uitgangsspanning van de UN zijn alle diodes in serie geschakeld.
Praktische schema's voor HF en VHF
Kortegolfradioamateurs die betrokken zijn bij de onafhankelijke vervaardiging van radioapparatuur zijn bekend met het probleem van het maken van een goede vermogenstransformator voor de eindtrap van een zender of zendontvanger.
Het circuit getoond in figuur 2 zal dit probleem helpen oplossen. Het voordeel van praktische implementatie is het gebruik van een kant-en-klare stroomtransformator (PT) van een uniforme buizentelevisie (ULT) van de tweede klasse, die niet schaars is vanwege het vertrek van oude apparatuur, die kan worden gebruikt als een stroomtransformator om de eindversterker (PA) van een radiostation van de 3e categorie van stroom te voorzien.
Met de aanbevolen technische oplossing kunt u zonder enige aanpassingen van de ST alle benodigde uitgangsspanningen voor de PA verkrijgen. De ST is gemaakt op een kern van het PL-type, alle wikkelingen zijn structureel symmetrisch gemaakt en hebben halve windingen op elk van de twee spoelen.
Een dergelijke CT is handig voor het verkrijgen van de vereiste anodespanning en gloeidraadspanning, omdat maakt het gebruik als uitgang in de PA mogelijk van zowel een lamp met een 6 volt gloeidraad (type 6P45S) als een lamp (type GU50) met een 12 volt gloeidraad, waarbij alleen de gloeidraadwikkelingen parallel hoeven te worden geschakeld of in serie. Door het gebruik van een verdubbelaar kunt u eenvoudig een spanning van 550...600 V verkrijgen bij een belastingsstroom van ongeveer 150 mA.
Deze modus is optimaal voor het verkrijgen van een lineaire karakteristiek voor de GU50-lamp bij gebruik op SSB. Door de gloeidraadwikkelingen in serie aan te sluiten (gebruikt in tv om de gloeilampen en kinescoop van stroom te voorzien) en een spanningsregelaar te gebruiken volgens het circuit in figuur 3, kunt u een bron van negatieve voorspanning verkrijgen voor de stuurroosters van de lampen ( ongeveer min 55,65 V).
Vanwege het kleine stroomverbruik in het stuurnet kunnen als condensatoren van een dergelijke spanningsregeleenheid niet-polaire condensatoren van 0,5 µF bij 100-200 V worden gebruikt.
Dezelfde wikkelingen kunnen ook worden gebruikt om de schakelspanning van de "ontvangst-zend" -modus te verkrijgen. Bij het construeren van een eindtrap met een geaard net wordt het stuurrooster aangesloten op een negatieve spanningsbron (UN 55,65 V), de kathode is via een smoorspoel (015 mm, n=24, PEV-1 00,64 mm) aangesloten op -300 V, en + wordt geleverd aan de anode 300 V, excitatiespanning wordt via een condensator op de kathode aangelegd.
U kunt het stuurrooster rechtstreeks aansluiten op -300 V, de kathode is aangesloten op -300 V via twee parallel geschakelde ketens, die elk bestaan uit een D815A-zenerdiode en een weerstand van 2 watt van 3,9 Ohm. De excitatiespanning wordt in dit geval via een breedbandtransformator aan de kathode geleverd.
Als de uitgangstrap van de PA is gemaakt volgens een circuit met een gemeenschappelijke kathode, wordt +600 V aan de anode geleverd en wordt +300 V aan het schermrooster geleverd vanaf de aansluitpunten C1, C2, C3, C4 ( de -300 V-uitgang is verbonden met de "gemeenschappelijke" draad RXTX), waardoor u zich kunt ontdoen van krachtige dempingsweerstanden in het schermroostercircuit, die nutteloos een groot thermisch vermogen vrijgeven. Het stuurrooster wordt geleverd met een negatieve voorspanning van -55,65 V van de eerder genoemde UN.
Om het niveau van de voedingsspanningsrimpel in de gelijkrichter te verminderen, kunt u ook standaard smoorspoelen (L1, L2, Fig. 2) van het voedingsfilter van hetzelfde ULT-type DR2LM gebruiken met een primaire wikkelinductie van ongeveer 2 H. Wikkelgegevens voor ST en DR2LM zijn vermeld.
Lichttechniek
Een voorbeeld van het gebruik van een spanningsvermenigvuldiger met vier is het circuit voor het starten zonder starter van een dagrijlicht (LDS), weergegeven in figuur 5, dat bestaat uit twee spanningsverdubbelaars die in serie zijn geschakeld voor gelijkstroom en parallel voor wisselstroom. .
Rijst. 5. Circuit van een spanningsvermenigvuldiger met vier voor het starten zonder starter van een dagrijlicht.
De lamp brandt zonder de elektroden te verwarmen. Het afbreken van de geïoniseerde kloof van de “koude” LDS vindt plaats wanneer de ontstekingsspanning van de LDS wordt bereikt aan de uitgang van de VN. Het ontsteken van de LDS vindt vrijwel onmiddellijk plaats.
Een brandende lamp shunt, met zijn lage ingangsweerstand, de hoge uitgangsweerstand van de UN, waarvan de condensatoren, vanwege hun kleine formaat, niet langer functioneren als bronnen van verhoogde spanning, en de diodes beginnen te werken als gewone kleppen.
De inductor met 2 wikkelingen L1 (of twee inductoren met 1 wikkeling) wordt gebruikt om de rimpelingen van de gelijkgerichte spanning glad te strijken. De spanningsval van het voedingsnetwerk is ongeveer gelijkmatig verdeeld over de ballastcondensatoren C1, C2 en LDS, die in serie zijn geschakeld met wisselstroom, wat overeenkomt met de normale bedrijfsmodus van de LDS.
Bij gebruik in dit circuit ontsteken LDS met een cilindrische deeldiameter van 36 mm zonder problemen; LDS met een diameter van 26 mm ontbranden slechter, omdat vanwege de eigenaardigheden van hun ontwerp de ontstekingsspanning van zelfs nieuwe lampen zonder gloeidraadverwarming kan toenemen. hoger zijn dan 1200 V.
Een televisie
Het is bekend dat de uitgangshorizontale scantransformator (HVT) een van de gestresste knooppunten in een televisietoestel (TV) is. Zoals de evolutie van de ontwikkeling van de circuits van dit apparaat laat zien, met de overgang van buizen-tv naar kleuren-tv, als gevolg van een toename van het stroomverbruik van een hoogspanningsbron (het stroomverbruik van een zwart-wit-kinescoop met een diagonaal van 61 cm bij de tweede anode is ongeveer 350 μA, en een kleur is al 1 mA!), Waren tv-ontwerpers voortdurend op zoek naar manieren om de betrouwbaarheid ervan te verbeteren.
Circuitoplossingen voor het verkrijgen van hoge spanning om de tweede anode van de kinescoop van stroom te voorzien, die in alle modellen buizen-tv's werden gebruikt, vonden alleen plaats bij de eerste aanpassingen van de ULPTST, en vervolgens in plaats van de opwaartse wikkeling van de TVS (bijna gelijk in het aantal windingen van de anode), begonnen ze UN te gebruiken, die qua elektrische sterkte en dus betrouwbaarheid de vergelijkbare parameters van de wikkeleenheid aanzienlijk overtroffen.
Rijst. 6. Spannmet verdrievoudiging, van de Yunost TV.
UN werd vrijwel onmiddellijk gebruikt in draagbare zwart-wit-tv's. In de TV "Yunost 401" wordt bijvoorbeeld een sgebruikt, getoond in figuur 6.
Bij het implementeren van praktische UN-circuits maakt het uit op welk punt van het UN-circuit (1 of 2, figuur 3) de "gemeenschappelijke" draad van het circuit waarin deze zal worden gebruikt, zal worden aangesloten, d.w.z. "fasering" VN. Dit is eenvoudig te verifiëren met behulp van een oscilloscoop.
Bij het uitvoeren van metingen aan een onbelaste UN (Fig. 3) is het duidelijk dat op oneven verbindingen de waarde van de variabele component vrijwel gelijk is aan de voedingsspanning, en op even verbindingen vrijwel afwezig.
Daarom moet bij het gebruik van alleen spanningen van even of alleen oneven vermenigvuldigingsverbindingen in echte ontwerpen rekening worden gehouden met dit feit bij het dienovereenkomstig aansluiten van de spanningsversterker op de stroombron.
Als de "gemeenschappelijke" draad (Fig. 3) bijvoorbeeld is aangesloten op punt 2, worden de bedrijfsspanningen verwijderd van de even verbindingen, als met punt 1 - van de oneven verbindingen.
Bij gebruik van zowel even als oneven verbindingen van één spanningsversterker, om een constante spanning te verkrijgen van een verbinding waarin zich een wisselende component bevindt, is het noodzakelijk (vooral bij een capacitieve belasting) om (Fig. 7) een andere verbinding op te nemen ( diode en condensator) tussen de vermenigvuldigerverbinding en de belasting.
De diode (VDd) zal in dit geval voorkomen dat de AC-component door de belasting wordt kortgesloten, en de condensator (Cdf) zal als filter fungeren. Uiteraard moet de condensator Cdf een bedrijfsspanning hebben die gelijk is aan de volledige DC-uitgangsspanning.
Rijst. 7. Een andere link aansluiten op de spanningsvermenigvuldiger.
We mogen ook de negatieve impact op de betrouwbaarheid van de werking van ultrasone spanningslekken met meerdere elementen niet vergeten, die altijd aanwezig zijn in radio-elementen en materialen wanneer ze onder hoge spanningen werken, wat bepaalde beperkingen oplegt aan de daadwerkelijk haalbare waarde van de uitgangsspanning. .
Een praktische versie van het UN-circuitontwerp met vermenigvuldiging met drie wordt getoond in figuur 6; vier - in figuur 4; voor vijf - in figuur 8, figuur 9; met zes - in figuur 10.
Rijst. 8. Spannmet vermenigvuldiging met vier.
Rijst. 9. Spannmet vermenigvuldiging met vijf.
Rijst. 10. Spannmet vermenigvuldiging met zes.
Dit artikel bespreekt slechts een deel van de VN-circuits die eerder werden gebruikt en momenteel worden gebruikt in huishoudelijke apparaten en amateurradio-ontwerp. Sommige typen VN-circuits, waarvan de werkingsprincipes vergelijkbaar zijn met die besproken, zijn gepubliceerd in.
In de literatuur en in de communicatie met radioamateurs kom je vaak verwarring tegen over de VN in termen. Er wordt bijvoorbeeld beweerd dat als de spanning is gemarkeerd als 8,5/25-1,2 of 9/27-1,3, dit een spanningsverdrievoudiger is. Volgens het circuitontwerp zijn deze VN vermenigvuldigers met vijf.
De markering bevat alleen informatie dat wanneer een spanning met een amplitude van 8,5 kV wordt toegepast op de ingang van de UN, deze ervoor zorgt dat aan de uitgang een gemiddelde waarde van een constante (positieve) spanning van 25 kV (waarbij de stroom wordt verbruikt door de VN) belasting van ongeveer 1 mA), d.w.z. De markering spreekt alleen over de invoer- en uitvoerparameters.
Om een hoge spanning in de TV te verkrijgen wordt gebruik gemaakt van een pulsspanning die ontstaat in de secundaire wikkeling van het brandstofsamenstel tijdens de tegengestelde slag van de straal, gevolgd door een frequentie van 15625 Hz, met een (positieve) pulsduur van ongeveer 12 μs en een inschakelduur van ongeveer vijf.
Bij een grote vermenigvuldigingsfactor is ook de spanningsval in voorwaartse richting op de gelijkrichterkolommen, zoals bij UN-gelijkrichters, aanzienlijk. Voor een 5GE600AF-kolom is de spanningsval in voorwaartse richting bijvoorbeeld 800 V, wanneer deze als enkele gelijkrichter werkt!
Uit het bovenstaande volgt dat de UN-elementen tevens dienen als integrerende schakeling voor de voedingspulsspanning, waardoor de gemiddelde waarde van de gelijkspanning ten opzichte van de ingangsspanning (bij een belastingsstroom van 1 mA) wordt teruggebracht tot circa 5 kV per schakel. . Het zijn deze factoren die de belangrijkste factoren zijn die de waarde van de uitgangsspanning van de VN beïnvloeden, en niet de rekenkunde bij benadering.
Historisch gezien werd het gebruik van seleniumdiodes als gelijkrichters in de eerste monsters van UN for TV bepaald door het technologieniveau dat op dat moment werd bereikt, hun lage kosten en hun zachte elektrische eigenschappen, die het mogelijk maakten om een serie in serie aan te sluiten. vrijwel onbeperkt aantal diodes.
Het is duidelijk dat seleniumgelijkrichters vanwege hun hoge interne weerstand beter bestand zijn tegen kortetermijnoverbelastingen dan siliciumgelijkrichters. Naarmate de technologie voor de productie van siliciumdiodes verbeterde, werden siliciumpilaren van het KTs106-type gebruikt in UN TV.
Bij het repareren van tv is zelfs een voorlopige beoordeling van de mogelijke aanwezigheid van defecten in de rectificerende elementen van de VN-avometer onmogelijk. De fysieke betekenis van dit fenomeen is dat om één siliciumdiode te openen, er in voorwaartse richting een potentiaalverschil van ongeveer 0,7 V op moet worden aangelegd.
Als we bijvoorbeeld in plaats van een KTs106G-pool het equivalent van individuele KD105B-diodes (iobr = 400 V) gebruiken, dan is voor het verkrijgen van een sperspanning van 10 kV een keten van 25 in serie geschakelde diodes nodig. Als resultaat hiervan zal de vereiste spanning om ze te openen 17,5 V zijn, en met de avometer kunt u slechts 4,5 V toepassen!
Het enige dat ondubbelzinnig kan worden verklaard na het meten van de voltmeter met een ohmmeter, is dat bij het controleren van een werkende voltmeter de naald van de ohmmeter niet mag afwijken bij het meten van de weerstand tussen een van zijn elektroden.
Een eenvoudige oplossing voor het voorlopig testen van de bruikbaarheid van UN-elementen met behulp van een voltmetermethode werd voorgesteld in. De essentie van het voorstel is om voor dit doel een extra bron (A1) van gelijkspanning (DC) 200...300 V te gebruiken en een avometer die werkt in de modus van een DC-voltmeter bij een limiet van 200,300 V. Er worden metingen gedaan als volgt.
De avometer wordt ingeschakeld (Fig. 11) in serie met dezelfde pool van de IPN en de geteste gelijkrichtkolom of UN. Verificatie-algoritme.
Rijst. 11. Schema voor het aansluiten van de avometer op de gelijkrichtkolom.
Als bij het meten van een diode in tegengestelde richtingen de voltmeter het volgende aangeeft:
- aanzienlijk verschillen, dan is het bruikbaar;
- gelijk aan de maximale spanning van de IPN, dan is deze kapot;
- zijn klein, dan wordt het afgescheurd;
- tussenliggende waarden duiden op de aanwezigheid van aanzienlijke lekken daarin.
De geschiktheid van de elementen van de geteste gelijkrichter wordt empirisch bepaald voor een specifiek merk door een statistische vergelijkingsmethode met de waarden van de spanningsval die praktisch worden verkregen uit metingen in de voorwaartse en achterwaartse richting van een bruikbare pool of diode van hetzelfde merk.
Voor radioamateurs die zich bezighouden met het repareren van televisieapparatuur bij de klant thuis, is het voor een voorlopige controle van de werking van de UN-elementen met behulp van de voltmetermethode handiger (op basis van het gewicht en de afmetingen) om het circuit te gebruiken dat wordt weergegeven in Fig. 12 en voorgesteld in, die wordt gevoed via stroombegrenzende condensatoren van een 220 V-netwerk.
Rijst. 12. Vermogenscircuit met stroombegrenzende condensatoren.
De schakeling heeft zich in de praktijk goed bewezen en is qua schakelontwerp een spanningsverdubbelende gelijkrichter. Het meetalgoritme is hetzelfde. Hetzelfde circuit kan ook worden gebruikt om bepaalde soorten kortsluitingen tussen de elektroden (“lumbago”) in een kinescoop te elimineren.
Heel vaak vragen ze zich af of het mogelijk is om UN9/27-1.3 te installeren in plaats van UN8.5/25-1.2? Eén advies: dat kan, maar wees voorzichtig! Het hangt allemaal af van de ernst van het probleem en de aanpassing van de tv. Bekijk ter vergelijking de diagrammen
UN8.5/25-1.2 (Fig. 8) en UN9/27-1.3 (Fig. 9). Uit de VN-diagrammen blijkt duidelijk dat directe vervanging in principe mogelijk is, maar het omgekeerde niet, omdat ze een ander aantal binnenkomende radiocomponenten hebben.
Ga daarom bij het installeren van UN9/27-1.3 in een TV ULPTsT als volgt te werk: sluit de ingangsklemmen voor pulsspanning en de “V”-uitgang aan; de draad van het brandstofsamenstel wordt gesoldeerd aan de overeenkomstige ingang van UN9/27; de draad met het "aarde" -teken is op de kortste afstand verbonden met het tweede contact van de brandstofeenheid; de draad die naar de focusseringsvaristor gaat, is verbonden met de "+F"-aansluiting en de standaard focusseringsfiltercondensator C23* (volgens het fabrieksschema op de tv) kan worden losgekoppeld, omdat zijn functie kan worden uitgevoerd door condensator C1 ( Fig. 10), die in de VN is geïnstalleerd. Op de “+” aansluiting wordt een hoogspanningsdraad met een “zuignap” en een begrenzingsweerstand Rph aangesloten.
De daaruit voortvloeiende lichte verbetering van de beeldkwaliteit op het tv-scherm als gevolg van een dergelijke vervanging betekent allerminst dat dit het gevolg is van een vervanging!
De reden hiervoor is vooral dat in UN9/27-1.3 siliciumzuilen van het type KTs106G als kleppen worden gebruikt, waarvan de spanningsval in voorwaartse richting (zoals eerder vermeld) aanzienlijk kleiner is dan op de zuilen van het type 5GE600AF, die opgenomen in VN 8.5/25-1.2.
Het is door de grootte van dit verschil dat de spanning aan de uitgang van de UN toeneemt, en dus aan de tweede anode van de kinescoop, wat visueel wordt waargenomen als een toename van de helderheid!
Bovendien is het bij de ULPTsT TV bij installatie van UN9/27-1.3 noodzakelijk om de standaard “zuignap” te vervangen door een hoogspanningsweerstand van 4,7 kOhm Rf die erin is geïnstalleerd door een “zuignap” van de 3UCST TV met een weerstand van 100 kOhm. Rф vervult drie functies: het maakt deel uit van een link in het afvlakkings-RC-filter voor het daardoor gevormde hoogspanningscircuit en de capaciteit van de kinescoop ac-vadag Ca (Fig. 9, 10), evenals een beschermende weerstand voor gelijkstroom, waardoor de waarde ervan in het VN-circuit wordt beperkt in het geval van willekeurige kortstondige storingen tussen de elektroden in de kinescoop (wat heel vaak en onvoorspelbaar gebeurt bij oude kinescopen).
Het is ook een "brandende zekering" die het brandstofsamenstel beschermt in het geval van een defect aan de UN-diodes, wanneer de wisselspanning afkomstig van het brandstofsamenstel praktisch wordt kortgesloten naar de behuizing via Ca, waarvan de waarde van de reactantie laagfrequente stromen zijn vrij klein.
Daarom moet in gedachten worden gehouden dat een aanzienlijk kleinere waarde van de totale interne weerstand UN9/27-1.3 met een kleine waarde (of afwezigheid om de een of andere reden) van Rf in gevallen van vervanging van de UN ongewenst is, omdat dit kan leiden tot het ontstaan van de bovengenoemde storingen als uitweg uit het bouwen van een TVS, en tot het in brand steken van de TV zelf.
Uit niet-werkende tv-eenheden kun je met een bepaalde vaardigheid en zorg (als je geluk hebt) hoogspanningscondensatoren "extraheren", die nog steeds kunnen dienen voor dringende reparaties van tv-aanpassingen van ULPTsTI of UPIMCT of voor experimenten met andere ontwerpen.
Om dit te doen, breekt u eerst voorzichtig de UN-behuizing met een hamer en maakt u de condensatorbehuizingen los van de verbinding, en scheidt u vervolgens hun kabels van de onderlinge verbindingen en de overblijfselen van de verbinding door achtereenvolgens af te breken met behulp van zijsneden. Praktische demontage van drie exemplaren van elk UN-merk toonde aan dat in UN8/25-1.2 de condensatoren op de behuizing zijn gemarkeerd met K73-13 2200x10 kV.
In UN9/27-1.3 (Fig. 10), die vergeleken met UN8/25-1.2 een groter aantal elementen heeft, maar kleinere totale afmetingen, worden condensatoren gebruikt (te oordelen naar de productietechnologie en het materiaal waaruit ze zijn gemaakt) van hetzelfde type (markeringen worden niet op de behuizingen aangebracht), die structureel zijn gemaakt in de vorm van een driepolig (16 mm in diameter) samenstel (C2, C4 - Fig. 10) van condensatoren met een capaciteit van 1000 pF en een vierpolige (C1, C3, C5 - Fig. 10) assemblage met een diameter van 18 mm. Bovendien heeft C1 een capaciteit van 2200 pF, en C3, C5 - elk 1000 pF. Beide assemblages zijn 40 mm lang.
Geneesmiddel
Een van de “exotische” voorbeelden van het gebruik van CN in medische apparatuur is het gebruik ervan bij het ontwerp van een elektro-effluviale kroonluchter (EL), die is ontworpen om een stroom negatieve ionen te produceren die een gunstig effect hebben op de menselijke luchtwegen.
Om een hoge negatieve potentiaal voor het stralende deel van de luchtionengenerator te verkrijgen, wordt een spanningsversterker met een negatieve uitgangsspanning gebruikt. Vanwege de vrij grote hoeveelheid ondersteunende informatie vallen aanbevelingen over het ontwerp en het gebruik van EL buiten het bestek van dit artikel. Daarom wordt EL alleen ter informatie vermeld.
Details voor de diagrammen
Specificatie voor tekeningen:
- volgens afb. 2: C1-C4 - K50-20;
- naar figuur 6: C1-C2 - KVI-2;
- naar figuur 7: Cl, C2 - MBGCH; C3-C5-KSO-2;
- volgens afb. 10: C1-C6 - K15-4;
- zie afb. 12: C1, C2 - K42U-2, C3, C4 - K50-20.
SA Elkin, Zhitomir, Oekraïne. Elektricien-2004-08.
Literatuur:
- Elkin SA Starterloos starten van fluorescentielampen//E-2000-7.
- Ivanov B. S. Elektronica in zelfgemaakte producten. M.: DOSAAF, 1981.
- Kazansky I.V. Eindversterker voor HF-radio // Om de radioamateur te helpen. - Uitgave 44. - M.: DOSAAF, 1974.
- Kostyuk A. Eindversterker voor CB-radiostation//Radio Amateur. -1998. - Nummer 4. - Blz.37.
- Kuzinets L.M. en anderen. Televisieontvangers en antennes: referentie. - M.: Communicatie, 1974.
- Polyakov V.T. Radioamateurs over directe conversietechnologie. - M.: Patriot, 1990.
- Plyats O.M. Handboek over elektrovacuüm, halfgeleiderapparaten en geïntegreerde schakelingen. -Minsk: Hogere school, 1976.
- Sotnikov S. Storingen in de spanningsvermenigvuldiger en focusseringscircuits // Radio. - 1983. - Nr. 10. - Blz.37.
- Sadchenkova D Spanningsvermenigvuldigers//Radioamator. - 2000. - Nr. 12. -P.35.
- Fomenkov A.P. Radioamateur over transistor-tv's. - M.: DOSAAF, 1978.
- Shtan A.Yu, Shtan Yu.A. Over enkele kenmerken van het gebruik van luchtionisatoren//Radioamator. - 2001. - Nr. 1. - Blz.24.
- 12. Yashchenko O. Apparaat voor het controleren en herstellen van beeldbuizen // Radio. - 1991. - Nr. 7. - Blz.43.
Veel elektronica-ingenieurs gebruiken vaak stroomcircuits die gebaseerd zijn op het principe van spanningsvermenigvuldiging. Het gebruik van een vermenigvuldiger kan het gewicht en de afmetingen van het apparaat immers aanzienlijk verminderen. Laten we, om de fysica van de werking van een dergelijk elektronisch apparaat te begrijpen, de belangrijkste circuitontwerpopties voor het construeren van dergelijke structuren bekijken. Ze kunnen worden onderverdeeld in symmetrische en asymmetrische vermenigvuldigers. Asymmetrisch zijn op hun beurt verdeeld in twee typen: de eerste en de tweede soort
Alle ontwerpen bestaan meestal uit condensatoren en diodes; om waarden boven de kilovolt te verkrijgen, moeten speciale hoogspanningsdiodes en niet-polaire condensatoren worden gebruikt.
Deze ontwerpen worden veel gebruikt in de lasertechnologie, in diverse hoogspanningsconstructies, bijvoorbeeld in lucht ionisatoren,
Eenfasige asymmetrische vermenigvuldigingscircuits zijn een serieschakeling van meerdere identieke gelijkrichtcircuits met een capacitieve belasting.
In het circuit wordt elke volgende capaciteit tot een hogere waarde geladen. Als de EMF van de secundaire wikkeling van de transformator van punt a naar punt b wordt gericht, gaat de eerste diode open en wordt C1 opgeladen. Deze condensator laadt tot U gelijk aan de amplitude op de secundaire wikkeling van de transformator U 2m. Wanneer de EMF van de secundaire wikkeling verandert, zal de laadstroom van de tweede condensator door het circuit stromen: punt a, C1, VD2, C2, punt b. In dit geval wordt capaciteit C2 opgeladen tot UC2 = U2m+UC1 = 2U2m, aangezien de secundaire wikkeling van de transformator en C1 in concert en in serie zijn verbonden. Bij de volgende verandering in de richting van de EMF van de secundaire wikkeling begint de lading van C3 langs het circuit: punt b, C2, VD3, C3, punt a van de secundaire wikkeling. Condensator C3 wordt opgeladen tot spanning UC3 = U2m+UC2≈ 3U2m enzovoort. Dat wil zeggen, op elke volgende condensator komt de veelheid overeen met de formule:
De vereiste waarde van de vermenigvuldigde U wordt uit één container C n gehaald
Tijdens de negatieve halve golf wordt capaciteit C1 via de open diode VD1 opgeladen tot de amplitudewaarde U. Wanneer een positieve halve cyclusgolf aan de ingang arriveert, wordt capaciteit C2 via de open diode VD2 opgeladen tot de waarde 2Ua. Tijdens de volgende cyclus van de negatieve halve cyclus wordt de SZ-capaciteit via de diode VD3 opgeladen tot een waarde van 2U. En als resultaat wordt condensator C4 bij de volgende positieve halve golf opgeladen tot 2U.
Het is heel duidelijk te zien dat de vermenigvuldiger over verschillende halve golfperioden zal worden gelanceerd. De constante uitgangsspanning wordt opgeteld uit de spanningen op de in serie geschakelde en constant opgeladen condensatoren C2 en C4 en is gelijk aan 4Ua.
De vermenigvuldiger in het bovenste diagram is van het seriële type. Er zijn ook parallellen die kleinere condensatorwaarden per verdubbelingstrap vereisen.
Meestal gebruiken radioamateurs seriële vermenigvuldigers. Ze zijn universeler, de spanning op de diodes en condensatoren is ongeveer gelijkmatig verdeeld en er kan een groter aantal vermenigvuldigingstrappen worden geïmplementeerd. Maar parallelle structuren hebben ook hun voordelen. Hun enorme nadeel, zoals een toename van de spanning op condensatoren met een toename van het aantal vermenigvuldigingstrappen, beperkt hun gebruik echter tot vermogens van 20 kV.
De voordelen van het parallelle circuit, dat in het midden van de figuur, omvatten het volgende: alleen de amplitudespanning arriveert bij de condensatoren C1, S3, de belasting van de diodes is hetzelfde en er wordt een behoorlijke stabiliteit van de uitgangsspanning bereikt. De tweede vermenigvuldiger, waarvan het diagram hieronder wordt weergegeven. Ze onderscheiden zich door kenmerken als het vermogen om hoog vermogen te produceren aan de uitgang van de constructie, het gemak van montage met uw eigen handen, een gelijke verdeling van de belasting tussen de elementen en een groot aantal conversiefasen.
Dit is een brugcircuit waarin diodes VD1 VD2 zijn verbonden met twee armen van de brug en condensatoren C1 C2 zijn verbonden met de andere twee armen. De secundaire wikkeling is verbonden met een van de diagonalen van de brug en de belasting met de andere. Het verdubbelingscircuit kan worden weergegeven als twee in serie geschakelde halve golfcircuits die werken vanuit één secundaire wikkeling. In de eerste halve cyclus, wanneer de potentiaal van punt a van de secundaire wikkeling positief is ten opzichte van b, gaat klep VD1 open en begint de lading C1. De stroom vloeit op dit moment door de secundaire wikkeling, VD1 en C1.
Tijdens de tweede halve cyclus wordt C2 opgeladen. De laadstroom van deze condensator gaat door de secundaire wikkeling, C2 en VD2. C1 en C2 ten opzichte van Rн1 (belastingsweerstand) zijn in serie geschakeld, en U bij de belasting is gelijk aan de som van UC1 + UC2. Het belangrijkste voordeel van deze schakeling is de verhoogde rimpelfrequentie vergeleken met een tweefasige schakeling en een redelijk volledig gebruik van de transformator.
Steeds vaker zijn radioamateurs geïnteresseerd geraakt in stroomcircuits die zijn gebouwd op het principe van spanningsvermenigvuldiging. Deze interesse houdt verband met het verschijnen op de markt van miniatuurcondensatoren met een hoge capaciteit en de stijgende kosten van koperdraad, die wordt gebruikt om transformatorspoelen te winden. Een bijkomend voordeel van de genoemde apparaten zijn hun kleine afmetingen, waardoor de uiteindelijke afmetingen van de ontworpen apparatuur aanzienlijk worden verkleind. Wat is een spanningsvermenigvuldiger? Dit apparaat bestaat uit condensatoren en diodes die op een bepaalde manier zijn verbonden. In wezen is het een omzetter van wisselspanning van een laagspanningsbron naar een hoge gelijkspanning. Waarom heb je een gelijkspanningsvermenigvuldiger nodig?
Toepassingsgebied
Een dergelijk apparaat heeft brede toepassing gevonden in televisieapparatuur (in de anodespanningsbronnen van beeldbuizen), medische apparatuur (voor het voeden van lasers met hoog vermogen) en in de meettechnologie (stralingsmeetinstrumenten, oscilloscopen). Bovendien wordt het gebruikt in nachtkijkers, elektroshockapparaten, huishoudelijke en kantoorapparatuur (kopieerapparaten), enz. De spanningsvermenigvuldiger is zo populair geworden vanwege het vermogen om spanning tot tientallen en zelfs honderdduizenden volt te genereren, en dit met kleine afmetingen en gewicht van het apparaat. Een ander belangrijk voordeel van de genoemde apparaten is hun fabricagegemak.
Soorten circuits
De apparaten in kwestie zijn onderverdeeld in symmetrisch en asymmetrisch, in vermenigvuldigers van de eerste en tweede soort. Een symmetrische spanningsvermenigvuldiger wordt verkregen door twee asymmetrische circuits met elkaar te verbinden. In een dergelijk circuit veranderen de polariteit van de condensatoren (elektrolyten) en de geleidbaarheid van de diodes. De symmetrische vermenigvuldiger heeft de beste eigenschappen. Een van de belangrijkste voordelen is de verdubbelde waarde van de rimpelfrequentie van de gelijkgerichte spanning.
Werkingsprincipe
De foto toont het eenvoudigste circuit van een halfgolfapparaat. Laten we het werkingsprincipe eens bekijken. Wanneer een negatieve halve spanningscyclus wordt aangelegd, begint condensator Cl via de open diode D1 op te laden tot de amplitudewaarde van de aangelegde spanning. Op het moment dat de periode van de positieve golf begint, wordt condensator C2 opgeladen (via diode D2) tot tweemaal de aangelegde spanning. Aan het begin van de volgende fase van de negatieve halve cyclus wordt condensator C3 opgeladen - ook tot tweemaal de spanningswaarde, en wanneer de halve cyclus verandert, wordt condensator C4 ook opgeladen tot de gespecificeerde waarde. Het apparaat start gedurende meerdere volledige perioden met wisselstroomspanning. De output is een constante fysieke grootheid, die de som is van de spanningsindicatoren van opeenvolgende, constant geladen condensatoren C2 en C4. Als gevolg hiervan verkrijgen we een waarde die vier keer groter is dan bij de invoer. Dit is het principe waarop een spanningsvermenigvuldiger werkt.
Circuitberekening
Bij het berekenen is het noodzakelijk om de vereiste parameters in te stellen: uitgangsspanning, vermogen, wisselingangsspanning, afmetingen. Sommige beperkingen mogen niet worden verwaarloosd: de ingangsspanning mag niet hoger zijn dan 15 kV, het frequentiebereik van 5-100 kHz, de uitgangswaarde mag niet hoger zijn dan 150 kV. In de praktijk worden apparaten met een uitgangsvermogen van 50 W gebruikt, hoewel het realistisch is om een spanningsvermenigvuldiger te ontwerpen met een uitgangswaarde die de 200 W benadert. De waarde van de uitgangsspanning is rechtstreeks afhankelijk van de belastingsstroom en wordt bepaald door de formule:
U uit = N*U in - (I (N3 + +9N2 /4 + N/2)) / 12FC, waarbij
ik - laadstroom;
N - aantal stappen;
F - ingangsspanningsfrequentie;
C is het generatorvermogen.
Als u dus de waarde van de uitgangsspanning, stroom, frequentie en aantal stappen instelt, is het mogelijk om de vereiste waarde te berekenen
DEFINITIE
Spanningsvermenigvuldiger is een systeem dat is ontworpen om de wisselstroomspanning van een kleine spanningsbron om te zetten in een gelijkstroom met hoge spanning.
Ze worden gebruikt in radio-elektronica: medische en televisieapparatuur, meetapparatuur, huishoudelijke apparaten, enz. De spanningsvermenigvuldiger bestaat uit diodes en condensatoren, die op een speciale manier met elkaar zijn verbonden. Vermenigvuldigers kunnen spanningen tot volt genereren, terwijl ze een kleine massa en grootte hebben. Vermenigvuldigers zijn eenvoudig te vervaardigen en eenvoudig te berekenen.
Halve golfvermenigvuldiger
Figuur 1 toont het circuit van een sequentiële vermenigvuldiger met halve golf.
Tijdens de negatieve halve cyclus van de spanning wordt de condensator opgeladen via de diode, die open is. De condensator wordt opgeladen tot de amplitudewaarde van de aangelegde spanning. Tijdens de positieve halve cyclus wordt de condensator via de diode opgeladen tot een potentiaalverschil. Vervolgens wordt de condensator tijdens de negatieve halve cyclus via de diode opgeladen tot een potentiaalverschil. Tijdens de volgende positieve halve cyclus wordt de condensator opgeladen tot spanning. In dit geval wordt de vermenigvuldiger gestart over verschillende perioden van spanningsverandering. De uitgangsspanning is constant en is de som van de spanningen op de condensatoren en , die constant worden opgeladen, dat wil zeggen, het is een waarde gelijk aan .
De sperspanning op de diodes en de bedrijfsspanning van de condensatoren in een dergelijke vermenigvuldiger zijn gelijk aan de volledige amplitude van de ingangsspanning. Bij het in de praktijk implementeren van een vermenigvuldiger moet aandacht worden besteed aan de isolatie van de elementen om een corona-ontlading te voorkomen, die het apparaat kan beschadigen. Als het nodig is om de polariteit van de uitgangsspanning te wijzigen, verander dan de polariteit van de diodes bij het aansluiten.
Serievermenigvuldigers worden vooral vaak gebruikt, omdat ze universeel zijn en een uniforme spanningsverdeling over diodes en condensatoren hebben. Met hun hulp kunt u een groot aantal vermenigvuldigingsfasen implementeren.
Er worden ook parallelle spanningsvermenigvuldigers gebruikt. Ze vereisen een kleinere condensatorcapaciteit per vermenigvuldigingstrap. Maar hun nadeel wordt beschouwd als een toename van de spanning op de condensatoren met een toename van het aantal vermenigvuldigingstrappen, wat een beperking in hun gebruik creëert tot een uitgangsspanning van ongeveer 20 kV. In afb. Figuur 2 toont een diagram van een parallelle spanningsvermenigvuldiger met halve golf.
Om de vermenigvuldiger te berekenen, moet u de basisparameters kennen: ingangswisselspanning, uitgangsspanning en vermogen, vereiste afmetingen (of groottebeperkingen), omstandigheden waaronder de vermenigvuldiger zal werken. Houd er rekening mee dat de ingangsspanning minder dan 15 kV moet zijn, de frequentie van 5 tot 100 kHz, de uitgangsspanning minder dan 150 kV. Het temperatuurbereik is meestal -55. Normaal gesproken bedraagt het vermenigvuldigingsvermogen maximaal 50 W, maar er worden ook meer dan 200 W gevonden.
Als voor een serievermenigvuldiger de frequentie aan de ingang van de vermenigvuldiger constant is, wordt de uitgangsspanning berekend met behulp van de formule:
waar is de ingangsspanning; - ingangsspanningsfrequentie; N is het aantal vermenigvuldigingsfasen; C is de capaciteit van de trapcondensator; I is de belastingsstroom.
Voorbeelden van probleemoplossing
VOORBEELD 1
| Oefening | Wat moet de capaciteit (C) van de sezijn als het nodig is om een uitgangsspanning van 800 V te verkrijgen, bij een frequentie van 50 Hz, met een stroomsterkte van 10 A, met behulp van 4 vermenigvuldigertrappen? |
| Oplossing | Voor een seriespanningsvermenigvuldiger gebruiken we een berekeningsformule van de vorm: |
Tot voor kort werden spanningsvermenigvuldigers ondergewaardeerd. Veel ontwerpers bekijken deze circuits vanuit een buizentechnisch perspectief en missen daardoor enkele mooie kansen. Het is bekend wat een succesvolle oplossing het gebruik van spanningstriplers en quadruplers in televisies was. Gelukkig hoeven we geen röntgenproblemen in de SMPS op te lossen, maar een spkan vaak nuttig zijn voor verdere verkleining zodra de voor de hand liggende limiet is bereikt met conventionele methoden die gebruikmaken van hoogfrequent schakelen en de 60 Hz-transformatoren zijn geïnstalleerd. VERWIJDERD. In andere gevallen kunnen spanningsvermenigvuldigers een elegante manier bieden om extra uitgangsspanning te produceren met behulp van een enkele secundaire transformator.
Veel leerboeken gaan uitgebreid in op de nadelen van spanningsvermenigvuldigers. Er wordt gezegd dat ze een slechte spanningsstabiliteit hebben en te complex zijn. De verklaring van deze tekortkomingen heeft een basis, maar deze is gebaseerd op de ervaring met het gebruik van buiscircuits, die altijd hebben gewerkt met sinusoïdale spanningen met een frequentie van 60 Hz. De eigenschappen van spanningsvermenigvuldigers worden aanzienlijk verbeterd wanneer ze werken met blokgolf in plaats van sinusvormige spanningen, en vooral wanneer ze werken op hoge frequenties. Bij een schakelfrequentie van 1 kHz, en nog meer bij 20 kHz, verdient de spanningsvermenigvuldiger een herwaardering van zijn mogelijkheden. Gezien het feit dat voor een blokgolf de piek- en wortelgemiddelde kwadratische waarden gelijk zijn, hebben de condensatoren in het vermenigvuldigingscircuit een veel langere ladingsaccumulatietijd vergeleken met het geval van sinusoïdale oscillaties. Dit resulteert in een verhoogde spanningsstabiliteit en verbeterde filtratie. Het is bekend dat een zeer goede stabiliteit mogelijk is met sinusvormige spanning, maar alleen dankzij grote condensatoren. Enkele bruikbare sworden getoond in Fig. 16.4. Twee verschillende afbeeldingen van hetzelfde circuit in Fig. (A) laat zien dat de manier waarop het diagram wordt getekend soms misleidend kan zijn.
Hoewel stabiliteit niet langer een groot probleem is bij spanningsvermenigvuldigers, is een zeer goede stabiliteit niet nodig in een systeem waarbij een of meer feedbacklussen zorgen voor de uiteindelijke stabilisatie van de DC-uitgangsspanning. In het bijzonder presteren sommige spanningsvermenigvuldigers zeer goed bij een werkcyclus van 50 procent van de omvormer. Geschikte spanningsvermenigvuldigers worden aanbevolen als niet-gereguleerde voeding, meestal voorafgaand aan het stabilisatiecircuit van de feedbacklus. Meestal wordt dit gebruik geassocieerd met een DC/DC-omzetter. Zo kan een netspanning van 60 Hz gelijkgericht en verdubbeld worden. Deze gelijkspanning wordt vervolgens gebruikt in een krachtige DC-DC-omzetter, die als schakelende regelaar kan worden uitgevoerd. Merk op dat deze methode een hoge uitgangsspanning mogelijk maakt zonder dat een transformator op 60 Hz werkt.
Een spanningsvermenigvuldiger maakt het eenvoudiger om een goede omvormer te maken. De invertertransformator werkt het beste met een transformatieverhouding van ongeveer één. Aanzienlijke afwijkingen van deze waarde, vooral bij toenemende spanning, leiden vaak tot het optreden van een vrij grote lekinductie in de transformatorwikkelingen, wat een onstabiele werking van de omvormer veroorzaakt. Degenen die hebben geëxperimenteerd met omvormers en omzetters weten dus heel goed dat de meest waarschijnlijke storing in de werking van zelfs een eenvoudig circuit oscillaties zijn waarvan de frequentie verschilt van de berekende. En lekinductie kan gemakkelijk leiden tot de vernietiging van schakeltransistoren. Dit probleem kan worden vermeden door een spanningsvermenigvuldiger te gebruiken om een transformator te gebruiken met een transformatieverhouding van ongeveer één.
Rijst. 16.4. Spanningsvermenigvuldigercircuits. Beide diagrammen in Fig. (A) zijn elektrisch identiek. Let op de acceptabele en verboden aardingsopties voor verschillende circuits. In sommige gevallen delen de generator en de belasting mogelijk niet hetzelfde aardingspunt.
Als we te maken hebben met sinusoïdale spanningen, moeten we niet vergeten dat spanningsvermenigvuldigers werken op de piekspanningswaarde. Een zogenaamde spanningsverdubbelaar die werkt met een ingangsspanning met een effectieve waarde van 100 V zal dus een nullastspanningsuitgang produceren van 2 x 1,41 x 100 = 282 V. Dus als de condensatorwaarde groot is en de belasting relatief licht is, dan lijkt het resultaat meer op een verdrievoudiging van de effectieve ingangsspanningswaarde. Een soortgelijke redenering geldt voor andere vermenigvuldigers.
Als we de capaciteit van alle condensatoren en de sinusoïdale spanning aan de ingang gelijk nemen, dan moeten de spanningsvermenigvuldigers een waarde hebben (ocr van minimaal 100, waarbij (0 = 2K /, de werkfrequentie wordt uitgedrukt in hertz, de capaciteit is in farads, en is de effectieve weerstand in ohm, overeenkomend met de laagohmige belasting die kan worden aangesloten. In dit geval zal de uitgangsspanning minimaal 90% van de maximaal haalbare gelijkspanning bedragen en relatief weinig variëren rechthoekige spanning kan de cocr-waarde aanzienlijk lager zijn dan 100.
Bij het kiezen van een spmoet aandacht worden besteed aan aarding. In afb. 16.4 vertegenwoordigt het generatorsymbool gewoonlijk de secundaire wikkeling van een transformator. Houd er rekening mee dat als een van de belastingsklemmen moet worden geaard, het in halfgolfcircuits mogelijk is om één aansluiting van de transformator te aarden, maar in dubbelgolfcircuits is dit niet mogelijk. Dubbelgolfcircuits zijn nuttig voor het produceren van bipolaire uitgangsbronnen waarbij de ene uitgang positief is ten opzichte van aarde en de andere negatief is, en elke uitgang de helft van de volledige uitgangsspanning heeft.
De circuits getoond in Fig. 16.4(A) zijn identiek en zijn dubbelfasige gelijkrichters met spanningsverdubbeling. Schema in afb. B is een halfgolfgelijkrichter met spanningsverdubbeling. Schema Afb. C werkt als een halfgolf-tripler. In Fig. D, en de halve golfverviervoudiger in Fig. E. Dergelijke spanningsvermenigvuldigers worden veel gebruikt in flyback-voedingen voor televisies die beeldbuizen van hoge spanning voorzien. Ze worden ook gebruikt in geigertellers, lasers, elektrostatische scheiders, enz.
Hoewel veen betere stabiliteit en een lagere rimpel hebben danrs, worden de verschillen praktisch klein wanneer hoogfrequente blokgolven worden gebruikt. Het gebruik van grote condensatoren kan de spanningsstabiliteit altijd verbeteren en de rimpel verminderen. Over het algemeen heeft bij frequenties van 20 kHz en hoger de aanwezigheid van een gemeenschappelijk aardingspunt voor halfgolfvermenigvuldigers een beslissende invloed op de keuze van de ontwerper.
Door een groot aantal elementaire trappen aan te sluiten kunnen zeer hoge gelijkspanningen worden verkregen. Hoewel deze methode niet nieuw is, is de daadwerkelijke implementatie ervan met behulp van halfgeleiderdiodes eenvoudiger gebleken dan met eerdere buisgelijkrichters, die gecompliceerd werden door isolatieproblemen en kosten als gevolg van gloeidraadcircuits. Twee voorbeelden van meeworden getoond in Fig. 16.5. Ze vermenigvuldigen de amplitudewaarde van de ingangswisselspanning met acht keer. In het diagram in afb. 16,5A, de spanning op geen enkele condensator overschrijdt 2K. Een onderscheidend kenmerk van het circuit getoond in Fig. 16,5V is het gemeenschappelijke aardpunt voor invoer en uitvoer. De spanningswaarden van condensatoren moeten echter geleidelijk worden verhoogd naarmate ze de uitgang van het circuit naderen. Hoewel dit bij een frequentie van 60 Hz tot grotere omvang en kosten leidt, zijn deze nadelen bij hoge frequenties minder gevoelig. De diodes in beide circuits moeten bestand zijn tegen de piekingangsspanning E, maar voor de betrouwbaarheid moeten diodes met een spanningswaarde die minstens meerdere keren hoger is dan E worden gebruikt. Deze circuits gebruiken doorgaans condensatoren met dezelfde capaciteit. Hoe groter de capaciteit van de condensator, hoe beter de stabiliteit en minder rimpel. Condensatoren met hoge capaciteit stellen echter hogere eisen aan diodes in termen van maximale stroomwaarden.
Het diagram getoond in Fig. 16.6 is zeer nuttig gebleken voor elektronische toepassingen. Merk op dat het werkt vanuit een unipolaire pulstrein. Dit is een Cockroft-Walton-spanndie vaak in de literatuur wordt aangetroffen. Hoewel alle condensatoren dezelfde capaciteit en dezelfde nominale spanning E kunnen hebben, is het beter om de volgende aanpak te gebruiken:
Eerst berekenen we de capaciteit van de uitgangscondensator
waarbij /q de uitgangsstroom in ampère is, en / de duur van de unipolaire puls in microseconden is. Stel = 40 mA als voorbeeld. Als je aanneemt dat de frequentie 20 kHz is, dan is t de helft van het omgekeerde van 20 kHz, of
De maximale rimpelwaarde wordt genomen als de spanning V. Een waarde van 100 mV kan dan als redelijk worden beschouwd
Rijst. 16.5. Twee opties voor eener. (A) In dit circuit heeft geen enkele condensator een spanning hoger dan 2E. (B) Een kenmerk van dit circuit is het gemeenschappelijke aardpunt voor de invoer en uitvoer.
Naarmate u de ingang van het circuit nadert, neemt de capaciteit van de condensatoren geleidelijk meerdere keren toe in vergelijking met de capaciteit van de laatste condensator C^. Deze berekeningen zijn eenvoudig, maar kunnen onjuist zijn als u er niet goed op let. Markeer de cijfers naast de condensatoren in het circuit in Fig. 16.6. Dit zijn de coëfficiënten waarmee de capaciteit C^ moet worden vermenigvuldigd om de werkelijke waarde van de capaciteit te verkrijgen. De capaciteit van de condensator aangeduid met nummer 2 is dus gelijk aan 2C^ of in ons voorbeeld 10 μF x 2 = 20 μF. De condensator heeft een capaciteit van 5C^ of 50 µF. En de eerste condensator heeft een capaciteit IIC^ of PO μF.
Waar komen deze cijfers vandaan? Ze vertegenwoordigen de relatieve waarden van stromen langs een circuit. Als er geen cijfers staan naast de condensatoren getoond in Fig. 16.6, Je kunt ze bepalen met behulp van de uitdrukking (2/1-1). Hier vertegenwoordigt n de vermenigvuldigingsfactor van de ingangsspanning. Het is duidelijk dat in een zesvoudige vermenigvuldiger l = 6. Je begint met de ingangscondensator en ontdekt dat 2n-\ = 11. Ga dan verder langs de onderste rij condensatoren en krijg 2/1-3, 2/2-5, 2/1 op volgorde -7, 2/2-9 en tenslotte voor – (2/2-11). Vervolgens beginnen we, volgens deze procedure, met de eerste condensator links in de bovenste rij. Deze keer zijn de C^-vermenigvuldigers: 2/2-2, 2/2-4, 2/2-6, 2/2-8 en tenslotte voor de condensator aan het rechter uiteinde 2/2-10.
Rijst. 16.6. Spanningsvermenigvuldiger met zes, werkend vanuit een bron van unipolaire pulsen. De betekenis van de cijfers naast de condensatoren wordt in de tekst uitgelegd.
Het feit dat condensatoren dichtbij de ingang een grotere capaciteit hebben dan condensatoren dichter bij de uitgang is te wijten aan de ladingsoverdracht, die uiteraard behoorlijk groot zou moeten zijn aan de ingang. Tijdens één cyclus vinden 2/2-1 ladingsoverdrachten plaats. Bij elk van deze overdrachten is er een natuurlijk energieverlies. Deze energieverliezen zijn minimaal als de condensatoren zijn ontworpen zoals hierboven vermeld.
De eerste test van elke spanningsvermenigvuldiger moet plaatsvinden met een variabele autotransformator of een ander apparaat waarmee de ingangsspanning geleidelijk kan worden verhoogd. Anders kan de stroomstoot de diodes vernietigen. De striktheid van deze regel hangt af van factoren zoals de capaciteit van de condensator, het vermogensniveau, de frequentie, de ESR van de condensator en, natuurlijk, de piekstroomwaarde van de diodes. Het kan nodig zijn om een thermistor of een weerstand te plaatsen die is ingeschakeld via een relais op de ingang van de vermenigvuldiger. Aan de andere kant kun je in veel gevallen helemaal zonder enige bescherming af, omdat er diodes beschikbaar zijn die hoge piekstromen aankunnen. Soms is de bescherming “onzichtbaar”, de ingangstransformator kan bijvoorbeeld simpelweg geen grote stroomstoot leveren.
Bij het werken met hoge spanningen is de grootte van de voorwaartse spanningsval over de diodes niet significant. Bij lage spanningen kan de geaccumuleerde spanningsval over de diodes voorkomen dat de vereiste uitgangsspanning wordt bereikt, waardoor de efficiëntie aanzienlijk wordt verminderd. spanningsvermenigvuldiger. Zorg ervoor dat de omgekeerde hersteltijd van de diodes compatibel is met de ingangsspanningsfrequentie. Anders zal de berekende s“op mysterieuze wijze” ontbreken.