Množitelji napona

Množitelji napona su krugovi u kojima dobivamo vrlo visoki istosmjerni napon iz napajanja niskog napona, sklop množitelja napona generira napon u višestrukom vršnom ulaznom naponu izmjenične struje, kao ako je vršni napon izmjeničnog napona 5 volti, dobit ćemo 15 volt DC na izlazu, u slučaju naponskog kruga trostrukog kruga. Multimetar očitava samo efektivnu vrijednost (srednji napon) izmjeničnog napona, moramo pomnožiti efektivnu vrijednost na 1,414 (korijen 2) da bismo dobili vršnu vrijednost.

Općenito su transformatori tu da pojačaju napon, ali ponekad transformatori nisu izvedivi zbog svoje veličine i cijene. Krugovi za umnožavanje napona mogu se graditi pomoću nekoliko dioda i kondenzatora, stoga su jeftini i vrlo učinkoviti u usporedbi s transformatorima. Strujni krugovi za umnožavanje napona prilično su slični ispravljačkim krugovima koji se koriste za pretvaranje izmjeničnog u istosmjerni, ali krugovi za umnožavanje napona ne samo da pretvaraju izmjenični u istosmjerni, već mogu generirati i VELIKI istosmjerni napon.

Ti su krugovi vrlo korisni tamo gdje treba generirati visoki istosmjerni napon s niskim izmjeničnim naponom i potrebna je mala struja, kao u mikrovalnim pećnicama, CRT (katodnim cijevima) monitorima na televizoru i računalima. CRT monitor zahtijeva visoki istosmjerni napon s malom strujom.

Dvostruki napon punog vala

Kao što i samo ime govori, ulazni napon se udvostručuje kroz ovaj krug. Operacija je dvostruki napon dvostrukog napona vrlo jednostavna:

Tijekom pozitivnog poluciklusa sinusoidnog vala izmjeničnog napona, dioda D1 postaje pristrana, a D2 obrnuto, pa se kondenzator C1 puni kroz D1, do vršne vrijednosti sinusnog vala (Vpeak). I tijekom negativnog poluciklusa sinusnog vala, D2 je pristran, a D1 pristran, pa kondenzator C2 puni struju kroz D2 do Vpeak.

Sada su oba kondenzatora napunjena na Vpeak, tako da dobivamo 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak), preko C1 i C2, bez priključenog opterećenja. Ime je dobio po ispravljaču s punim valom.

Dvostruki krug napona napona pola vala

Prije toga stvorili smo i strujni krug dvostrukog napona, s 555 tajmerom u režimu podešavanja i istosmjernim izvorom. Ovoga puta koristimo 220v izmjenični i 9-0-9 transformator za spuštanje 220v izmjeničnog napona, tako da možemo prikazati multiplikator napona na ploči.

Tijekom prvog pozitivnog poluciklusa sinusoidnog vala (AC), dioda D1 se pomakne prema naprijed, a kondenzator C1 puni kroz D1. Kondenzator C1 puni se do vršnog napona izmjenične struje, tj. Vpeak.

Tijekom negativnog poluciklusa sinusnog vala, dioda D2 provodi i D1 obrnuto pristrana. D1 blokira pražnjenje kondenzatora C1. Sada se kondenzator C2 puni kombiniranim naponom kondenzatora C1 (Vpeak) i negativnim vrhom izmjeničnog napona koji je također Vpeak. Dakle, kondenzator C2 puni se do 2Vpika volta. Stoga je napon na kondenzatoru C2 dva puta veći od Vpeak izmjenične vrijednosti.

U sljedećem pozitivnom ciklusu, kondenzator C2 se prazni u teret, ako je teret spojen, i puni se u sljedećem ciklusu. Tako možemo vidjeti da se u jednom ciklusu napuni, a u sljedećem isprazni, pa je frekvencija mreškanja jednaka frekvenciji ulaznog signala, tj. 50 Hz (mrežni napon izmjenične struje).

Krug trostrukog napona

Da bismo izgradili naponski krug trostrukog kruga, potrebno je dodati još 1 diodu i kondenzator u gornji krug dvostrukog napona dvostrukog napona prema shemi dolje.

Kao što smo vidjeli u krugu udvostručivača napona, u prvom pozitivnom polukružnom kondenzatoru C1 napuni se na Vpeak, a na kondenzatoru C2 napuni 2Vpeak u negativnom poluciklusu.

Sada tijekom drugog pozitivnog poluciklusa, diode D1 i D3 provode i D2 dobiva obrnuto pristranost. Na taj način kondenzator C2 puni kondenzator C3 do istog napona kao i on, koji iznosi 2 Vpeak.

Sada su kondenzatori C1 i C3 u seriji, a napon na C1 je Vpeak, a napon na C3 je 2 Vpeak, tako da je napon na serijskom priključku C1 i C3 Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak, a mi dobivamo Trostruki napon ulaza Vpeak volt.

Četvorostruki krug napona

Kako smo izgradili naponski trostruki krug dodavanjem jedne diode i kondenzatora u dvovalni krug dvostrukog napona, opet samo trebamo dodati još jednu diodu i kondenzator u krug naponskog trostrukog kruga, kako bismo izgradili četverostruki krug napona (4 puta veći od ulaznog napona).

U naponskom Tripler krugu vidjeli smo da se kondenzator C1 napuni na Vpeak u prvom pozitivnom poluciklusu, C2 napuni na 2Vpeak u negativnom poluciklusu i C3 također napuni na 2Vpeak u drugom pozitivnom poluciklusu.

Tijekom drugog negativnog poluciklusa provode se diode D2 i D4, a kondenzator C4 se napuni na 2Vak, kondenzatorom C3 koji je također na 2 Vpeak. Dobivamo četiri puta Vpeak (4Vpeak), preko kondenzatora C2 i C4, jer su oba kondenzatora na 2 Vpeak.

U sklopovima za umnožavanje napona praktički napon nije točno višekratnik vršnog napona, rezultirajući napon je manji od višekratnika zbog nekog pada napona na diodama, pa bi rezultirajući napon bio:

Vout = Množitelj * Vpeak - napon pada na diodama

Nedostatak ove vrste multiplikatorskih sklopova je visoka frekvencija mreškanja i vrlo je teško izravnati izlaz, iako upotreba velike vrijednosti kondenzatora može pomoći u smanjenju mreškanja. A prednost sklopa je u tome što iz niskonaponskog izvora energije možemo generirati vrlo visoki napon.

Možemo generirati mnogo veći napon i možemo dobiti 5 puta, 6 puta, 7 puta i više, napon vršnog izmjeničnog napona, dodavanjem više dioda i kondenzatora. Visoki negativni napon možemo generirati i samo okretanjem polariteta dioda i kondenzatora u ovom krugu. Teoretski možemo beskonačno množiti napon, ali to praktički nije moguće zbog kapacitivnosti kondenzatora, slabe struje, jakog mreškanja i mnogih drugih čimbenika.

Video:

Bilješke:

• Napon se neće trenutno umnožiti, već će se polako povećavati i nakon nekog vremena postavit će se na Tri puta ulaznog napona.
• Naponski napon kondenzatora trebao bi biti najmanje dvostruko veći od ulaznog napona.
• Izlazni napon nije točno ulazni napon višestrukog vrha, bit će manji od ulaznog napona.