Voltage Tripler - это схема, в которой мы получаем троекратное пиковое входное напряжение, например, если пиковое напряжение переменного тока составляет 5 вольт, мы получим 15 вольт постоянного тока на выходе. Обычно трансформаторы используются для повышения или понижения напряжения, но иногда использование трансформаторов невозможно из-за их размера и стоимости. Этот тип утроителя напряжения (умножителя напряжения) может быть построен с использованием нескольких диодов и конденсаторов. Эти схемы очень полезны там, где необходимо генерировать высокое постоянное напряжение с низким переменным напряжением и требуется низкий ток, например, в мониторах с электронно-лучевыми трубками в телевизорах и компьютерах. ЭЛТ-монитор требует высокого напряжения постоянного тока с низким током.
Составные части
- Диоды -3 (1N4007)
- Емкость двигателя - 22 мкФ (3)
- Трансформатор (9-0-9)
Принципиальная схема и объяснение тройника напряжения
Мы можем расширить предыдущую схему удвоителя напряжения, чтобы создать схему утроения напряжения. В предыдущей схеме мы использовали таймер 555 для генерации прямоугольной волны через постоянный ток, но в этой схеме мы использовали переменный ток (переменный ток) и просто добавили еще один диод и конденсатор, чтобы утроить напряжение.
Мы использовали трансформаторы 9-0-9 для понижения сетевого напряжения переменного тока (220 В), чтобы мы могли продемонстрировать это на макетной плате.
Во время первого положительного полупериода переменного тока диод D1 смещается в прямом направлении, а конденсатор C1 заряжается через D1. Конденсатор C1 заряжается до пикового напряжения переменного тока, то есть Vpeak.
Во время отрицательного полупериода переменного тока диод D2 проводит, а D1 имеет обратное смещение. D1 блокирует разряд конденсатора C1. Теперь конденсатор C2 заряжается объединенным напряжением конденсатора C1 (Vpeak) и отрицательным пиком переменного напряжения, которое также является Vpeak. Таким образом, конденсатор C2 заряжается до 2 В (пик.).
Во время второго положительного полупериода диод D1 и D3 проводит, а D2 смещается в обратном направлении. Таким образом, конденсатор C2 заряжает конденсатор C3 до того же напряжения, что и он сам, а именно 2 В (пик.).
Теперь конденсаторы C1 и C3 включены последовательно, и напряжение на C1 равно Vpeak, а напряжение на C3 равно 2 Vpeak, поэтому напряжение на последовательном соединении C1 и C3 равно Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak, так мы получаем тройное напряжение пиковое значение переменного тока. Хотя напряжение не в три раза больше пикового напряжения, потому что некоторое напряжение падает на диодах, поэтому результирующее напряжение будет:
Vout = 3 * Vpeak - падение напряжения на диодах
В нашем случае мы использовали входное напряжение 9 В и получили прибл. Выходное напряжение 37,1 В. 9v - это среднеквадратичное значение, поэтому значение Vpeak равно 9 * root 2 = 9 * 1,414 = 12,7 v.
Итак, наше выходное напряжение должно быть: 12,7 * 3 = 38,1 В.
Но мы получили ок. 37,1 В, поэтому прибл. 38,1 - 37,1 = 1 В. было пропущено через диоды.
Недостатком этой схемы утроения напряжения является то, что частота пульсаций очень высока и очень сложно сгладить выходной сигнал, использование конденсаторов большой емкости может помочь уменьшить пульсации. И преимущество в том, что мы можем генерировать очень высокое напряжение от источника питания низкого напряжения.
Ноты:
- Напряжение не утроится мгновенно, но оно будет увеличиваться медленно и через некоторое время станет равным трехкратному входному напряжению.
- Номинальное напряжение конденсаторов C2 и C3 должно быть как минимум в два раза больше входного напряжения.
- Выходное напряжение не в три раза больше входного напряжения, оно будет меньше входного напряжения. Как мы получили 37,1 В для 12,7 В пикового значения питания переменного тока (9 В - среднеквадратичное значение, означает, что Vpeak составляет 9 * 1,414 = 12,7 В).
Мы также можем генерировать гораздо более высокое напряжение и можем получить в 4, 5, 6, 7 и более раз пиковое напряжение переменного тока, добавив больше диодов и конденсаторов.