Умножитель на диодах и конденсаторах: Умножители напряжения

Рис. 3.4-19. Схема симметричного n-звенного умножителя напряжения

Можно заметить, что при малых значениях n выходное напряжение растет почти пропорционально числу каскадов. При увеличении n этот рост замедляется и затем вообще прекращается. Очевидно, что делать умножители с числом каскадов большим, чем то, при котором достигается максимум умножения, не имеет смысла. Такое предельное значение n для схемы симметричного умножителя можно найти по формуле:

\( n_max = 2 \sqrt{\cfrac{fCU_{вх max}}{I_н}} \)

При прочих равных условиях для несимметричной схемы умножителя максимальное число каскадов окажется в два раза меньшим. Для повышения эффективности умножителей напряжения целесообразно увеличивать частоту питающего напряжения и емкости применяемых в умножителе конденсаторов. В рассмотренных схемах в процессе работы на все диоды действует обратное напряжение \(U_{обр max} = 2U_{вх max}\).

С использованием описанных выше принципов возможно построение большого числа разнообразных схем умножения напряжения. Несколько примеров подобных схем приводится на рис. 3.4‑20…3.4-23, а на рис. 3.4-24 представлена схема маломощного преобразователя постоянного напряжения с применением диодного умножителя [5].

Рис. 3.4-20. Схемы умножения на три

Рис. 3.4-21. Схемы умножения на четыре

Рис. 3.4-22. Схемы умножения на шесть

Рис. 3.4-23. Схема умножения на восемь

Рис. 3.4-24. Маломощный преобразователь постоянного напряжения на основе диодного умножителя

Умножители напряжения на диодах – схемы включения, варианты подключения, утроители, умножители на 4, 5, 6, 8 | РадиоДом

Умножитель напряжения – схема выпрямителя особого типа, амплитуда напряжение на выходе которой теоретически в целое число раз выше, чем на входе. То есть, с помощью удвоителя напряжения можно получить 200 вольт постоянного тока из 100 вольт переменного тока источника, а с помощью умножителя на восемь — 800 вольт постоянного. Это если не учитывать падение напряжения на диодах (0,7 вольт на каждом).

Примечание: отличная нагрузочная способность.

Примечание: универсальность.
Генераторы Кокрофта-Уолтона применяются во многих областях техники, в частности, в лазерных системах, в источниках высокого напряжения, в системах рентгеновского излучения, подсветке жидкокристаллических экранов, лампах бегущей волны, ионных насосах, электростатических системах, ионизаторах воздуха, ускорителях частиц, копировальных аппаратах, осциллографах, телевизорах и во многих других устройствах, где необходимо одновременно высокое напряжение и постоянный ток.

Отличная нагрузочная способность.

Отличная нагрузочная способность.

Отличная нагрузочная способность.

Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность.

Симметричная схема, хорошая нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

Отличная нагрузочная способность.

отличная  нагрузочная способность.

Симметричная схема, отличная нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

Симметричная схема, отличная нагрузочная способность.

Симметричная схема, отличная нагрузочная способность, две полярности относительно общей точки.

Превосходная нагрузочная способность, ступенчатое увеличение напряжения на каждом звене.

Нагрузочная характеристика имеет две области – область низкой мощности – в диапазоне выходных напряжений от 2U до U и область повышенной мощности – при выходном напряжении ниже U.

Наличие дополнительного маломощного выхода с удвоенным напряжением питания.

Хорошая нагрузочная способность. Одна из классических схем умножения напряжения в высоковольтных источниках питания для физических экспериментов. На рисунке изображен удвоитель напряжения, но число каскадов в умножителе может быть увеличено.

Умножитель напряжения ⋆ diodov.net

При изготовлении электронных устройств, в частности блоков питания, в некоторых случаях возникает необходимость иметь выпрямленное напряжение большей величины, чем на клеммах вторичной обмотке трансформатора или в розетке 220 В. Например, после выпрямления сетевого напряжения 220 В на фильтрующем конденсаторе при очень малой нагрузке можно получить максимум амплитудное значение переменного напряжения 311 В. Следовательно конденсатор зарядится до указанного значения. Однако применяя умножитель напряжения можно повысить его до 1000 В и более.

Удвоитель напряжения

Схема умножителя напряжения может выполняться в нескольких вариантах, одна принцип действия всех их заключается в следующем. В разные полупериоды переменного тока происходит поочередно зарядка нескольких конденсаторов, а суммарное напряжение на них превышает амплитудное значение на обмотке. Таким образом, за счет увеличения числа конденсаторов и, как далее будет видно, количества диодов, получают напряжение в несколько раз превышающее величину подведенного.

Теперь давайте рассмотрим конкретные примеры и схемные решения.

Схема двухполупериодного умножителя состоит из двух диодов и двух конденсаторов, подключенных со стороны вторичной обмотки трансформатора.

Пусть в начальный момент потенциалы на обмотке имеют такие знаки, что ток протекает от точки 1 к точке 2. Проследим дальнейший путь тока. Он протекает через конденсатор C2, заряжая его, и возвращается к обмотке через диод VD2. В следующий полупериод ЭДС во вторичной обмотке направлена от точки 2 к 1 и через диод VD1 происходит зарядка конденсатора C1 до того же значения, что и С2. Таким образом, за счет последовательного соединения двух конденсаторов C1 и C2 на сопротивлении нагрузки получается удвоенное напряжение.

Если измерить значение переменного напряжения на обмотке и постоянное на одном из конденсаторов, то они буде отличаться почти в 1,41 раза. Например при действующем значении на вторичной обмотке, равном 10 В, на конденсаторе будет приблизительно 14 В. Это поясняется тем, что конденсатор заряжается до амплитудного, а не до действующего значения переменного напряжения. А амплитудное значения, как известно в 1,41 раза выше действующего. К тому же мультиметром возможно измерить лишь действующие значения переменных величин.

Рассмотрим еще один вариант. Здесь для умножения напряжения используется несколько иной подход. Когда потенциал точки 2 выше потенциал т.1 под действием протекающего тока заряжается конденсатор С1, а цепь замыкается через VD2.

После изменения направления тока, вторичная обмотка W2 и конденсатор С1 можно представить, как два последовательно соединенные источника питания с равными значениями амплитуды, поэтому конденсатор С2 зарядится до их суммарного напряжения, т.е. на его обкладках оно будет в два раза больше, чем на выводах вторичной обмотки. Во время тога, как конденсатор С2 будет заряжаться, С1 наоборот, будет разряжаться. Затем все повторится снова.

Умножитель напряжения многократный

Процессы в схеме утроения напряжения протекают в такой последовательности: сначала заряжаются конденсаторы С1 и С3 через сопротивление R и соответствующие диоды VD1 и VD3. В следующий полупериод С2 через VD2 заряжается до удвоенного напряжения (С1 + обмотка) и на сопротивлении нагрузки получается утроенное значение.

Больший интерес имеет следующий умножитель напряжения. Рассмотрим принцип его работы. Когда потенциал точки 1 положителен относительно точки 2 ток протекает по пути через VD1 и С1 заряжая конденсатор.

В следующий полупериод, когда ток изменил свое направление, заряжается второй конденсатор через второй диод до величины, равного сумме напряжений на С1 и обмотке трансформатора. При этом С1 разрядится. В третий полупериод, когда первый конденсатор снова начнет заряжаться, С2 через третий диод разрядится на С3, зарядив его до двойного значения относительно выводов обмотки.

К концу третьего полупериода на нагрузку будет подано суммарное напряжение заряженных конденсаторов С1 и С3, т. е. примерно утроенное значение.

Если данную схему применить без трансформатора, непосредственно подключить к 220 В, то на выходе получим приблизительно 930 В.

По аналогии с рассмотренными схемами могут быть построены схемы с большей кратностью умножения. Но следует помнить, что с увеличением числа умножений по причине большего содержание в схеме диодов и конденсаторов возрастает внутренне сопротивление выпрямителя, что приводит к дополнительной просадке напряжения.

Схемы с умножением напряжения применяются для питания малой нагрузки, т.е. сопротивление нагрузки должно быть высоким. В противном случае нужно использовать неполярные конденсаторы большой емкости, рассчитанные на высокое напряжение. Это связано с тем, что при значительном токе нагрузки конденсаторы будут быстро разряжаться, что вызовет недопустимо большие пульсации на нагрузке.

Изготавливая умножитель напряжения, следует всегда помнить о том, что конденсаторы и диоды должны быть рассчитаны на соответствующие напряжения.

Еще статьи по данной теме

Схема мостового умножения напряжения. Умножители напряжения

Все чаще и чаще радиолюбители стали интересоваться схемами питания, которые построены по принципу умножения напряжения. Этот интерес связан с появлением на рынке миниатюрных конденсаторов с большой емкостью и повышением стоимости медного провода, который используется для намотки катушек трансформаторов. Дополнительным плюсом упомянутых устройств являются их малые габариты, что значительно снижает конечные размеры проектируемой аппаратуры. А что же представляет собой умножитель напряжения? Этот прибор состоит из подключенных определенным образом конденсаторов и диодов. По сути, это преобразователь переменного напряжения низковольтного источника в высокое постоянное напряжение. А зачем нужен умножитель напряжения постоянного тока?

Область применения

Такое устройство нашло широкое применение в телевизионной аппаратуре (в источниках анодного напряжения кинескопов), медицинском оборудовании (при питании мощных лазеров), в измерительной технике (приборы измерения радиации, осциллографы). Кроме того, оно используется в устройствах ночного видения, в электрошоковых приборах, бытовой и офисной аппаратуре (ксерокопировальные аппараты) и т. д. Умножитель напряжения завоевал такую популярность благодаря возможности формировать напряжение до десятков и даже сотен тысяч вольт, и это при незначительных размерах и массе устройства. Еще один немаловажный плюс упомянутых приборов – это простота изготовления.

Типы схем

Рассматриваемые устройства делятся на симметричные и несимметричные, на умножители первого и второго рода. Симметричный умножитель напряжения получается путем соединения двух несимметричных схем. У одной такой схемы меняется полярность конденсаторов (электролитов) и проводимость диодов. Симметричный умножитель обладает лучшими характеристиками. Одним из главных достоинств является удвоенное значение частоты пульсаций выпрямляемого напряжения.

Принцип работы

На фото показана простейшая схема однополупериодного прибора. Рассмотрим принцип работы. При действии отрицательного полупериода напряжения через открытый диод Д1 начинает заряжаться конденсатор С1 до амплитудного значения поданного напряжения. В тот момент, когда наступает период положительной волны, заряжается (через диод Д2) конденсатор С2 до удвоенного значения поданного напряжения. При начале следующего этапа отрицательного полупериода происходит заряд конденсатора С3 – также до удвоенного значения напряжения, а при смене полупериода и конденсатор С4 также заряжается до указанного значения. Запуск устройства осуществляется за несколько полных периодов напряжения переменного тока. На выходе получается постоянная физическая величина, которая складывается из показателей напряжений последовательных, постоянно заряжаемых конденсаторов С2 и С4. В результате получим величину, в четыре раза большую, чем на входе. Вот по такому принципу и работает умножитель напряжения.

Расчет схемы

При расчете необходимо задать требуемые параметры: выходное напряжение, мощность, переменное входное напряжение, габариты. Не следует пренебрегать и некоторыми ограничениями: входное напряжение не должно превышать 15 кВ, частота его колеблется в пределах 5-100 кГц, значение на выходе – не более 150 кВ. На практике применяют устройства с выходной мощностью 50 Вт, хотя реально сконструировать умножитель напряжения с выходным показателем, приближающимся к 200 Вт. Значение выходного напряжения напрямую зависит от тока нагрузки и определяется по формуле:

U вых = N*U вх – (I (N3 + +9N2 /4 + N/2)) / 12FC, где

I – ток нагрузки;

N – число ступеней;

F – частота входного напряжения;

С – емкость генератора.

Таким образом, если задать значение выходного напряжения, тока, частоты и количества ступеней, возможно высчитать необходимую

Удвоитель напряжения применяется для получения из пониженного переменного напряжения более высокого напряжения постоянного тока. Схема удвоителя напряжения довольно проста и, как правило, состоит всего из четырех компонентов – двух выпрямительных и двух .

Описание работы удвоителя напряжения

В данной схеме удвоителя напряжения, С1 заряжается через диод VD1 () каждый положительный полупериод. Напряжение на конденсаторе С1 равно примерно входному переменному напряжению умноженного на коэффициент 1,414 (U амплитудное / U действующее) или примерно 311 вольт в случае, если на вход подано 220 В переменного напряжения.

Емкость C2 заряжается через диод VD2 каждую отрицательную половину цикла до 311 вольт. Поскольку оба конденсатора подключены последовательно, то на выходе мы получим постоянное напряжение в 622 вольта.

Эта схема будет работать при любом входном переменном напряжении с учетом правильного подбора диодов и конденсаторов. Для того чтобы схема работала исправно, необходимо . на 200 Ом предназначен для ограничения бросков тока при использовании конденсаторов большой емкости. Его значение не является критичным.

Так же в качестве источника переменного напряжения может быть использовано напряжение, снятое с вторичной обмотки выпрямительного . Такой вариант был применен в конструкции .

Внимание. Поскольку схема удвоителя напряжения построенная без трансформатора, то необходимо соблюдать крайнюю осторожность дабы не получить поражение электрическим током.

При изготовлении электронных устройств, в частности блоков питания, в некоторых случаях возникает необходимость иметь выпрямленное напряжение большей величины, чем на клеммах вторичной обмотке трансформатора или в розетке 220 В. Например, после выпрямления сетевого напряжения 220 В на фильтрующем конденсаторе при очень малой нагрузке можно получить максимум амплитудное значение переменного напряжения 311 В. Следовательно конденсатор зарядится до указанного значения. Однако применяя умножитель напряжения можно повысить его до 1000 В и более.

Схема умножителя напряжения может выполняться в нескольких вариантах, одна принцип действия всех их заключается в следующем. В разные полупериоды переменного тока происходит поочередно зарядка нескольких конденсаторов, а суммарное напряжение на них превышает амплитудное значение на обмотке. Таким образом, за счет увеличения числа конденсаторов и, как далее будет видно, количества диодов, получают напряжение в несколько раз превышающее величину подведенного.

Теперь давайте рассмотрим конкретные примеры и схемные решения.

Схема двухполупериодного умножителя состоит из двух диодов и двух конденсаторов, подключенных со стороны вторичной обмотки трансформатора.

Пусть в начальный момент потенциалы на обмотке имеют такие знаки, что ток протекает от точки 1 к точке 2. Проследим дальнейший путь тока. Он протекает через конденсатор C2, заряжая его, и возвращается к обмотке через диод VD2. В следующий полупериод ЭДС во вторичной обмотке направлена от точки 2 к 1 и через диод VD1 происходит зарядка конденсатора C1 до того же значения, что и С2. Таким образом, за счет последовательного соединения двух конденсаторов C1 и C2 на сопротивлении нагрузки получается удвоенное напряжение.

Если измерить значение переменного напряжения на обмотке и постоянное на одном из конденсаторов, то они буде отличаться почти в 1,41 раза. Например при действующем значении на вторичной обмотке, равном 10 В, на конденсаторе будет приблизительно 14 В. Это поясняется тем, что конденсатор заряжается до амплитудного, а не до действующего значения переменного напряжения. А амплитудное значения, как известно в 1,41 раза выше действующего. К тому же мультиметром возможно измерить лишь действующие значения переменных величин.

Рассмотрим еще один вариант. Здесь для умножения напряжения используется несколько иной подход. Когда потенциал точки 2 выше потенциал т.1 под действием протекающего тока заряжается конденсатор С1, а цепь замыкается через VD2.

После изменения направления тока, вторичная обмотка W2 и конденсатор С1 можно представить, как два последовательно соединенные источника питания с равными значениями амплитуды, поэтому конденсатор С2 зарядится до их суммарного напряжения, т.е. на его обкладках оно будет в два раза больше, чем на выводах вторичной обмотки. Во время тога, как конденсатор С2 будет заряжаться, С1 наоборот, будет разряжаться. Затем все повторится снова.

Умножитель напряжения многократный

Процессы в схеме утроения напряжения протекают в такой последовательности: сначала заряжаются конденсаторы С1 и С3 через сопротивление R и соответствующие диоды VD1 и VD3. В следующий полупериод С2 через VD2 заряжается до удвоенного напряжения (С1 + обмотка) и на сопротивлении нагрузки получается утроенное значение.

Больший интерес имеет следующий умножитель напряжения. Рассмотрим принцип его работы. Когда потенциал точки 1 положителен относительно точки 2 ток протекает по пути через VD1 и С1 заряжая конденсатор.

В следующий полупериод, когда ток изменил свое направление, заряжается второй конденсатор через второй диод до величины, равного сумме напряжений на С1 и обмотке трансформатора. При этом С1 разрядится. В третий полупериод, когда первый конденсатор снова начнет заряжаться, С2 через третий диод разрядится на С3, зарядив его до двойного значения относительно выводов обмотки.

К концу третьего полупериода на нагрузку будет подано суммарное напряжение заряженных конденсаторов С1 и С3, т. е. примерно утроенное значение.

Если данную схему применить без трансформатора, непосредственно подключить к 220 В, то на выходе получим приблизительно 930 В.

По аналогии с рассмотренными схемами могут быть построены схемы с большей кратностью умножения. Но следует помнить, что с увеличением числа умножений по причине большего содержание в схеме диодов и конденсаторов возрастает внутренне сопротивление выпрямителя, что приводит к дополнительной просадке напряжения.

Схемы с умножением напряжения применяются для питания малой нагрузки, т.е. сопротивление нагрузки должно быть высоким. В противном случае нужно использовать неполярные конденсаторы большой емкости, рассчитанные на высокое напряжение. Это связано с тем, что при значительном токе нагрузки конденсаторы будут быстро разряжаться, что вызовет недопустимо большие пульсации на нагрузке.

Изготавливая умножитель напряжения, следует всегда помнить о том, что конденсаторы и диоды должны быть рассчитаны на соответствующие напряжения.

(однополупериодный)

Удвоитель напряжения означает, что напряжение на его выходе в два раза выше чем на выходе обычного выпрямителя . Удвоители, также как и обычные выпрямители, бывают двух типов: однополупериодные и двухполупериодные. На рисунке справа представлена схема обычного однополупериодного удвоителя с положительным напряжением на выходе. Однополупериодным умножителям напряжения присущи теже недостатки, что и аналогичным выпрямителям. Можно увидеть, что частота заряда конденсатора C1 равна частоте входного напряжения. Т.е. он заряжается один раз за период. Между этими циклами зарядки идёт цикл разрядки такой же длительности. Поэтому в этой схеме необходимо серьёзно отнестись к сглаживанию пульсаций.

Двухполупериодный удвоитель напряжения

Но более распространён двухполупериодный удвоитель напряжения . Сразу надо сказать, что как предыдущая схема, так и эта, может быть подключена к сети переменного напряжения напрямую, минуя трансформатор . Это если требуется напряжение, вдвое превышающее сетевое и не требуется гальваническая развязка с сетью.
В этом случае серьёзно повышаются требования к соблюдению техники безопасности!

(двухполупериодный)

Резистор R0, как обычно, установлен для ограничения импульсов тока в диодах. Его значение сопротивления невелико и, как правило не превышает сотен ом. Резисторы R1 и R2 необязательны. Они установлены параллельно конденсаторам C1 и C2 для того, чтобы обеспечить разряд конденсаторов после отключения от сети и от нагрузки. Также, они обеспечивают выравнивание напряжения на C1 и C2.

Работа удвоителя очень похожа на работу обычного двухполупериодного выпрямителя. Разница в том, что здесь выпрямитель в каждом из полупериодов нагружен на свой конденсатор и заряжает его до амплитудного значения переменного напряжения. Удвоенное выходное напряжение получается путём сложения напряжения на конденсаторах.

В тот момент, когда напряжение в точке А относительно точки B положительно, через диод D1 заряжается конденсатор C1. Его напряжение практически равно амплитуде переменного напряжения вторичной обмотки конденсатора. В следующий полупериод напряжение в точке А отрицательно по отношению к точке B. В этом момент ток идёт через диод D2 и заряжает конденсатор C2 до такого же амплитудного значения. Так как конденсаторы соединены последовательно по отношению к нагрузке, то мы получаем сумму напряжений на этих конденсаторах, т.е. удвоенное напряжение.

Конденсаторы C1 и C2 желательно должны иметь одинаковую ёмкость. Напряжение этих электролитических конденсаторов должно превышать амплитудное значение переменного напряжения. Также должны быть равны и номиналы резисторов R1 и R2.

До недавнего времени умножители напряжения недооценивали. Многие разработчики рассматривают эти схемы с точки зрения ламповой техно­логии, и поэтому упускают некоторые прекрасные возможности. Хоро­шо известно, каким удачным решением стало применение утроителей и учетверителей напряжения в телевизорах. К счастью, нам не надо ре­шать задачи, касающиеся рентгеновского излучения в ИИП, но схема умножения напряжения часто может быть полезна для дальнейшего со­кращения габаритов после того, как достигнут очевидный предел обыч­ными методами, использующими высокочастотную коммутацию и удале­ны трансформаторы, работающие с частотой 60 Гц. В других случаях умножители напряжения могут обеспечить изящный способ получения дополнительного выходного напряжения, используя одну вторичную об­мотку трансформатора.

Многие учебники подробно останавливаются на недостатках умножи­телей напряжения. Утверждается, что у них плохая стабильность напряже­ния и они слишком сложны. Констатация этих недостатков имеет под со­бой почву, но основана она на опыте применения ламповых схем, которые всегда работали с синусоидальными напряжениями с частотой 60 Гц. Свой­ства умножителей напряжения значительно улучшаются, когда они рабо­тают с прямоугольными, а не с синусоидальными напряжениями, и осо­бенно при работе с высокими частотами. При частоте переключения 1 кГц, и тем более при 20 кГц, умножитель напряжения заслуживает переоценки его возможностей. Учитывая, что для прямоугольного колебания пиковое и среднее квадратичное значение равны, конденсаторы в схеме умножите­ля имеют намного большее время накопления заряда, по сравнению со случаем синусоидальных колебаний. Это проявляется в повышении ста­бильности напряжения и улучшении фильтрации. Известно, что очень хо­рошая стабильность возможна и при синусоидальном напряжении, но толь­ко за счет конденсаторов большой емкости. Некоторые полезные схемы умножителей напряжения показаны на рис. 16.4. Два различных изображе­ния одной и той же схемы на рис. (А) показывает, что способ начертания схемы может иногда вводить в заблуждение.

Хотя стабильность теперь не является большой проблемой в умно­жителях напряжения, очень хорошая стабильность вовсе не обязательна в системе, где об окончательной стабилизации выходного постоянного напряжения позаботятся один или несколько контуров обратной связи. В частности, некоторые умножители напряжения очень хорошо работа­ют при 50-процентном рабочем цикле инвертора. Соответствующие ум­ножители напряжения рекомендуются в качестве нестабилизированного источника питания, обычно предшествующего схеме стабилизации с пет­лей обратной связи. Как правило, такое использование связано с преоб­разователем постоянного напряжения в постоянное. Например, напря­жение сети с частотой 60 Гц можно выпрямить и удвоить. Затем это постоянное напряжение используется в мощном преобразователе посто­янного напряжения в постоянное, который можно выполнить в виде импульсного стабилизатора. Заметьте, что этот метод дает возможность получить высокое выходное напряжение без трансформатора, работаю­щего на частоте 60 Гц.

Умножитель напряжения облегчает создание хорошего инвертора. Трансформатор инвертора лучше всего работает с коэффициентом трансформации около единицы. Значительные отклонения от этой вели­чины, особенно при повышении напряжения, часто приводят к появле­нию достаточно большой индуктивности рассеяния в обмотках транс­форматора, что вызывает неустойчивую работу инвертора. Так, те, кто экспериментировали с инверторами и преобразователями хорошо знают, что наиболее вероятным сбоем в работе даже простой схемы являются колебания, частота которых отличается от расчетной. А индуктивность рассеяния может легко привести к разрушению переключающих транзи­сторов. Этой проблемы можно избежать, применяя умножитель напря­жения, чтобы использовать трансформатор с коэффициентом трансфор­мации около единицы.

Рис. 16.4. Схемы умножителей напряжения. Обе схемы на рис. (А) электрически идентичны. Обратите внимание на допустимые и запре­щенные варианты заземления различных цепей – в некоторых случаях генератор и нагрузка не могут использовать одну и ту же точку зазем­ления.

Когда мы имеем дело с напряжениями синусоидальной формы, сле­дует помнить, что умножители напряжения оперируют с пиковым значе­нием напряжения. Таким образом, так называемый удвоитель напряжения, работающий с входным напряжением, имеющим эффективное значение 100 В, даст на выходе напряжение холостого хода 2 х 1,41 х 100 = 282 В. Таким образом, если емкость конденсаторов велика, а нагрузка относи­тельно небольшая, то результат больше похож на утроение входного эф­фективного значения напряжения. Подобное рассуждение справедливо и для других умножителей.

Если принять равными емкости всех конденсаторов и синусоидаль­ное напряжение на входе, то умножители напряжения должны иметь ве­личину (ocr не менее 100, где (0=2К /, рабочая частота выражена в гер­цах, емкость в фарадах, а – эффективное сопротивление в омах, соответствующее самой низкоомной нагрузке, которая может быть под­ключена. В этом случае выходное напряжение составит не менее 90% от максимально достижимого постоянного напряжения и будет относитель­но слабо изменяться. Для напряжения прямоугольной формы величина cocr может быть значительно меньше 100.

При выборе схемы умножения напряжения следует уделить внима­ние заземлению. На рис. 16.4, символ генератора обычно представляет вторичную обмотку трансформатора. Заметьте, что если один из выво­дов нагрузки должен быть заземлен, то в однополупериодных схемах возможно заземление одного вывода трансформатора, а в двухполупери­одных вариантах нет. Двухполупериодные схемы удобны для получения источников с двуполярным выходом, у которых один выход имеет поло­жительный потенциал относительно земли, а другой – отрицательный, и на каждом выходе имеется половина полного выходного напряжения.

Схемы, показанные на рис. 16.4(A), идентичны и являются двухполу­периодными выпрямителя с удвоением напряжения. Схема на рис. В представляет собой однополупериодный выпрямитель с удвоением на­пряжения. Схема рис. С работает как однополупериодный утроитель. Двухполупериодный учетверитель показан на рис. D, а однополупериод­ный учетверитель на рис. Е. Подобные умножители напряжения, нахо­дят широкое применение в телевизионных источниках питания обратно­го хода, обеспечивающих кинескопы высоким напряжением. Они используются также в счетчиках Гейгера, лазерах, электростатических сепараторах и т.д.

Хотя двухполупериодные умножители напряжения имеют лучшую стабильность и меньшие пульсации, чем однополупериодные, практи­чески различия становятся небольшими, если используются прямоу­гольные колебания высокой частоты. Используя конденсаторы большой емкости, всегда можно улучшить стабильность напряжения и уменьшить пульсации. Вообще, при частоте 20 кГц и выше, наличие у однополупе­риодных умножителей общей точки заземления оказывает определяю­щее влияние на выбор конструктора.

Соединяя большое число элементарных каскадов, можно получать очень высокие постоянные напряжения. Хотя этот способ не нов, ре­ально осуществить его, используя полупроводниковые диоды, оказалось проще, чем с прежними ламповыми выпрямителями, которые осложня­ли задачи изоляции и стоимости из-за цепей накала. Два примера много­каскадных умножителей напряжения показаны на рис. 16.5. Они умно­жают амплитудное значение входного переменного напряжения в восемь раз. В схеме на рис. 16.5А, ни на одном конденсаторе напряжение не превышает величины 2К Отличительной особенностью схемы, изобра­женной на рис. 16.5В является общая точка земли для входа и выхода. Однако номинальные напряжения конденсаторов должны постепенно повышаться по мере того, как они приближаются к выходу схемы. Хотя при частоте 60 Гц это приводит к увеличению габаритов и стоимость, но при высоких частотах эти недостатки менее чувствительны. Диоды в обе­их схемах должны выдержать пиковое входное напряжение Е, но для на­дежности следует применять диоды с номинальным напряжением, по крайней мере, в несколько раз выше, чем Е, В этих схемах обычно ис­пользуются конденсаторы, имеющие одинаковые емкости. , следующие: 2/2-2, 2/2-4, 2/2-6, 2/2-8 и, наконец, для правого замыкающего конденсатора 2/2-10.

Рис. 16.6. Умножитель напряжения на шесть, работающий от источ­ника однополярных импульсов. Назначение чисел рядом с конденса­торами объяснено в тексте.

То, что конденсаторы около входа имеют большую емкость, чем те, ко­торые ближе к выходу, связано, с перекачкой заряда, который естественно должен быть достаточно большим на входе. В течение одного цикла про­исходит 2/2-1 переносов заряда. При каждом из таких переносов, происхо­дит естественная потеря энергии. Эти потери энергии минимальны, если емкости конденсаторов рассчитаны так, как было сказано выше.

Первое испытание любого умножителя напряжения должно прово­диться с переменным автотрансформатором или с каким-нибудь другим устройством, позволяющим плавно повышать входное напряжение. В противном случае скачком тока могут быть разрушены диоды. Строгость соблюдения этого правила зависит от таких факторов, как емкость кон­денсаторов, уровень мощности, частота, ESR конденсаторов и, конечно, номинальный пиковый ток диодов. Возможно, на входе умножителя не­обходимо поместить терморезистор, или резистор, включаемый с помо­щью реле. С другой стороны, во многих случаях можно обойтись вообще без защиты, потому что вполне доступны диоды, работающие с большими пиковыми токами. Иногда, защита «невидима», например, трансформатор на входе просто не может обеспечить большой скачок тока.

При работе с высокими напряжениями величина прямого падения напряжения на диодах не существенна. При низком напряжении накап­ливающееся падение напряжения на диодах может помешать достиже­нию требуемого выходного напряжения и существенно понизить к.п.д. умножителя напряжения. Следует убедиться, что время обратного вос­становления диодов совместимо с частотой входного напряжения. Ина­че, рассчитанный коэффициент умножения напряжения будет «загадоч­но» отсутствовать.

Умножитель напряжения: принцип работы и схемы

После того как на рынке электроники появились миниатюрные конденсаторы, имеющие большую емкость, стало возможным использование в электронных схемах методики, связанной с умножением напряжения. Для этих целей разработан – умножитель напряжения, основой которого являются диоды и конденсаторы, подключенные в определенном порядке.

Общие сведения об умножителях напряжения

Суть работы умножителя заключается в преобразовании переменного напряжения, получаемого из низковольтного источника, в высокое напряжение постоянного тока. Есть разные варианты данных приборов такие как, умножитель напряжения Шенкеля и другие схемы, проектируемые для конкретной аппаратуры.

В электронике к умножителям напряжения относятся специальные схемы, с помощью которых уровень входящего напряжения преобразуется в сторону увеличения. Одновременно эти устройства выполняют еще и функцию выпрямления. Умножители применяются в тех случаях, когда нежелательно использовать в общей схеме дополнительный повышающий трансформатор из-за сложности его устройства и больших размеров.

В некоторых случаях трансформаторы не могут поднять напряжение до требуемого уровня, поскольку между витками вторичной обмотки может случиться пробой. Данные особенности следует учитывать при решении задачи, как сделать различные варианты удвоителей своими руками.

В схемах умножителей обычно используются свойства и характеристики однофазных однополупериодных выпрямителей, работающих на емкостную нагрузку. В процессе работы этих устройств между определенными точками создается напряжение с величиной, превышающей значение входного напряжения. В качестве таких точек выступают выводы диода, входящего в схему выпрямителя. При подключении к ним еще одного такого же выпрямителя, получится схема несимметричного удвоителя напряжения.

Таким образом, каждый умножитель напряжения как повышающее устройство может быть симметричным и несимметричным. Кроме того, все они разделяются на категории первого и второго рода. Схема симметричного умножителя представляет собой две несимметричные схемы, соединенные между собой. У одной из них происходит изменение полярности конденсаторов и проводимости диодов. Симметричные умножители имеют лучшие электрические характеристики, в частности выпрямляемое напряжение обладает удвоенной частотой пульсаций.

Различные типы таких приборов повсеместно используются в электронной аппаратуре и оборудовании. С помощью этих устройств появилась возможность осуществлять умножение и получать напряжение в десятки и сотни тысяч вольт. Сами умножители напряжения отличаются незначительной массой, малыми габаритами, они просты в изготовлении и дальнейшей эксплуатации.

Принцип работы

Для того чтобы представить себе как работает умножитель напряжения, рассматривается простейшая схема однополупериодного устройства, показанного на рисунке. Когда начинает действовать отрицательный полупериод напряжения, диод Д1 открывается и через него осуществляется зарядка конденсатора С1. Заряд должен сравняться с амплитудным значением подаваемого напряжения.

При наступлении периода с положительной волной происходит зарядка следующего конденсатора С2 через диод Д2. В этом случае заряд приобретает высокие удвоенные значения по сравнению с поданным напряжением. Далее наступает отрицательный полупериод, в течение которого до удвоенного значения заряжается конденсатор С3. Таким же образом, во время дальнейшей смены полупериода, выполняется зарядка конденсатора С4, вновь с удвоенным значением.

Для того чтобы запустить устройство, требуются полные периоды напряжения в количестве нескольких циклов, создающие напряжения на диодах. Величина напряжения, получаемая на выходе, состоит из суммы напряжений конденсаторов С2 и С4, соединенных последовательно и заряжаемых постоянно. В конечном итоге, образуется величина выходного переменного напряжения, которое в 4 раза превышает значение напряжения на входе. В этом и заключается принцип работы умножителя напряжения.

Самый первый конденсатор С1, полностью заряженный, имеет постоянное значение напряжения. То есть, он выполняет функцию постоянной составляющей Ua, применяемой в расчетах. Следовательно, можно и дальше наращивать потенциал умножителя, подключая дополнительные звенья, сделанные по тому же принципу, поскольку напряжение на диодах в каждом из этих звеньев будет равно сумме входного напряжения и постоянной составляющей. За счет этого получается любой коэффициент умножения с требуемым значением. Напряжение на всех конденсаторах, кроме первого будет равным 2х Ua.

Если в умножителе используется нечетный коэффициент, для подключения нагрузки используются конденсаторы, расположенные в верхней части схемы. При четном, наоборот, задействуются нижние конденсаторы.

Примерный расчет схемы умножителя

Перед тем как начинать расчет, задаются основные характеристики устройства. Это особенно важно, когда необходимо изготовить умножитель напряжения своими руками. В первую очередь, это значения входного и выходного напряжения, мощность и габаритные размеры. Следует учитывать и некоторые ограничения, касающиеся параметров напряжения. Его величина на входе должна быть не более 15 кВ, границы диапазона частоты составляют от 5 до 100 кГц.

Рекомендуемое значение выходного высоковольтного напряжения – не выше 150 кВ. Величина выходной мощности умножителя напряжения составляет в пределах 50 Вт, хотя можно создать устройство и с более высокими параметрами, в котором мощность достигает даже 200 Вт.

Выходное напряжение находится в прямой зависимости с токовыми нагрузками и его можно рассчитать с помощью формулы: U_вых = N х Uвх – (I (N3 + +9N2 /4 + N/2)) / 12FC, в которой N соответствует количеству ступеней, I – токовой нагрузке, F – частоте напряжения на входе, С – емкости генератора. Если заранее задать требуемые параметры, данная формула поможет легко рассчитать, какая емкость должна быть у конденсаторов, применяемых в схеме.

Как работает умножитель напряжения — Меандр — занимательная электроника

Умножители напряжения нашли широкое применение в современной электронной технике. Под умножителем напряжения подразумевают устройство, которое позволяет получить от переменного напряжения — высоковольтное постоянное. К примеру, умножители напряжения используют в телевизионной технике, в электрошоковых устройствах, в медицинских приборах и т.п.

Любительская конструкция умножителя напряжения

Поначалу рассмотрим схему удвоителя напряжения.

Симметричный удвоитель напряжения или, по фамилии ученого, выпрямитель На­тура — это устройство, представляющее собой два последовательно включенных однополупериодных выпрямителя. Оно предназначено для питания нагрузки посто­янным напряжением. Принципиальная схема симметричного удвоителя переменно­го напряжения дана на рис. 1.

Рис. 1

Пусть в течение одного полупериода к катоду диода VD1 и к аноду диода VD2 приложено положительное напряжение. Диод VD1 будет закрыт, и обратный ток через него будет мал, а диод VD2 будет открыт, и через него будет течь ток, заря­жающий конденсатор С2.

В течение второго полупериода к катоду диода VD1 и к аноду диода VD2 будет приложено отрицательное напряжение. Диод VD1 будет открыт, и через него будет течь ток, заряжающий конденсатор С1, а в это время диод VD2 будет закрыт. На­пряжение на нагрузке будет в два раза больше, чем на одном конденсаторе, ввиду того, что конденсаторы включены последовательно. Емкость конденсаторов выби­рают так, чтобы в течение периода они не сильно разрядились. Если ток нагрузки невелик и высока частота питающей сети, то емкость конденсаторов С1 и С2 может быть небольшой.

Реакция нагрузки рассматриваемого удвоителя — емкостная. Наиболее рацио­нально использовать симметричный удвоитель напряжения для обеспечения высо­кого выпрямленного напряжения, составляющего от сотен вольт до нескольких ки­ловольт, при мощности нагрузки примерно до 100 Вт и при небольшом токе нагруз­ки от единиц до сотен миллиампер.

Чем выше частота питающей сети, тем ниже внутреннее сопротивление удвои­теля напряжения и тем выше его эффективность. При протекании через диоды оди­наковых постоянных составляющих тока подмагничивание сердечника отсутствует. Пульсация на каждом из конденсаторов С1 и С2 равна частоте сети переменного то­ка, а частота пульсации на нагрузке равна удвоенной частоте питающей сети.

Достоинства:

• отсутствие подмагничивания магнитопровода трансформатора ТV1;
• возможно функционирование удвоителя напряжения без трансформатора.

Недостаток: при неравной величине потребления нагрузкой тока в течение по­лупериодов или при наличии неодинаковых емкостей конденсаторов С1 и С2 не ис­ключено возникновение пульсаций выпрямленного напряжения с частотой питаю­щей сети. По этой причине емкость конденсаторов необходимо выбирать с сущест­венным запасом с учетом неравномерного уменьшения емкостей при старении кон­денсаторов, а параллельно с каждым конденсатором желательно включить по рези­стору с одинаковыми номинальными сопротивлениями, которые будут выравнивать напряжения на конденсаторах.

Для получения из относительно низкого пе­ременного напряжения питающей сети в несколько раз более высокое выпрямлен­ное напряжение используют умножители с большим числом диодов и конденсаторов. Увеличить напряжение можно в определенное целое число раз, что отражает коэффициент умножения. Принципиальная схема однофазного умножите­ля переменного напряжения с коэффициентом умножения 5 показана на рис. 2.

Рис. 2

Поскольку выходное напряжение рассматриваемого умножителя напряжения в пять раз выше входного, говорят, что коэффициент умножения равен 5.

Изучим принцип действия умножителя напряжения, пренебрегая падением на­пряжения на диодах в прямом включении. Напряжения на вторичной обмотке тран­сформатора могут быть неравны условно при положительной и при отрицательной полярности, что имеет место в трансформаторе блока строчной развертки, и поэто­му при описании принципа действия будем указывать эти два напряжения, соответ­ственно как U1 и U2, отдельно. На вход умножителя с вторичной обмотки транс­форматора ТV1 поступает переменное напряжение, причем положительное напря­жение U1 приложено к конденсатору С1, а отрицательное — к катоду диода VD1 и конденсатору С2. Конденсатор С1 заряжается через открытый диод VD1 до на­пряжения U1.

При смене полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора ТV1 диод VD1 заперт. Ток течет по цепи от вторичной обмотки трансформатора ТV1, через конденсатор С2, диод VD2, конденсатор С1 и притекает во вторичную обмот­ку трансформатора. Конденсатор С2 заряжается до напряжения, равного сумме об­ратного напряжения U2 на вторичной обмотке трансформатора ТV1 и напряжения на заряженном конденсаторе С1, т.е. U1 + U2.

При новой смене полярности питающего переменного напряжения диод VD2 закрывается, а диод VDЗ открывается, и через него заряжается конденсатор СЗ. К правой обкладке конденсатора СЗ приложена сумма напряжений на заряженном конденсаторе С2 и на вторичной обмотке трансформатора, т.е. U1+(U1+U2), а к левой обкладке приложено напряжение -U1 с заряженного конденсатора С1. Пос­кольку оба приложенных к обкладкам конденсатора напряжения направлены встречно, конденсатор СЗ заряжается до разности напряжений: UСЗ = U1+(U1+U2)-U1 = U1+U2.

При очередной смене полярности переменного напряжения на вторичной об­мотке трансформатора ТV1 диод VDЗ закрывается, а диод VD4 открывается. Через открытый диод VD4 заряжается конденсатор С4. К правой обкладке конденсатора С4 приложено напряжение заряженных конденсаторов С1 и СЗ, а к левой — напря­жение на конденсаторе С2 и напряжение U2 с вторичной обмотки трансформатора ТV1. Эти два напряжения направлены встречно, поэтому напряжение на конденса­торе С4 можно найти следующим образом: UС4= U1+U1+U2-(U1+ U1-U2)=U1+U2.

При следующей смене полярности переменного напряжения на обмотке транс­форматора ТV1 диод VD4 закрывается, а диод VD5 открывается, и через него заря­жается конденсатор С5. Напряжение на конденсаторе С5 — это разность между приложенными к его обкладкам напряжениями U1+UC2+UС4 и UC1+UCЗ, что можно записать в виде формулы: UC5 = U1+U1+U2+U1+U2-(U1+U1+U2) = U1+U2.

Как видим, к конденсаторам C2, CЗ, С4 и C5 приложено напряжение U1 + U2, а напряжение, приложенное к нагрузке умножителя, равно сумме напряжений на конденсаторах С1, СЗ и С5 ввиду того, что они включены последовательно. Напря­жение на нагрузке будет равно: URн = U1+U1+U2+U1+U2 = 3U1 + 2U2.

Обычно конструктивно умножители напряжения представляют собой соеди­ненные определенным образом диоды и конденсаторы, залитые эпоксидным компа­ундом и выполненные в виде монолитного компонента.

Умножители напряжения используют для получения высокого напряжения, ко­торым, например, питают второй анод кинескопа телевизионного приемника с элек­тронно-лучевой трубкой. В таких умножителях напряжения обычно применяют пять диодов и четыре конденсатора или пять конденсаторов и шесть диодов. Кроме того, умножители напряжения в телевизорах вырабатывают напряжение, подаваемое на фокусирующий электрод кинескопа. С этой целью в корпусе умножителя напряжения предусмотрен специальный вывод.

Зачастую в каскадах строчной развертки телевизоров используют не отдельные умножители напряжения, а высоковольтные трансформаторно-выпрямительные блоки. Такие блоки содержат залитые компаундом диоды, конденсаторы и строч­ный трансформатор. Использование монолитного умножителя напряжения вместо высоковольтного трансформатора позволяет повысить надежность изделия ввиду отсутствия внешних соединений высоковольтных цепей и меньшего напряжения между обмотками трансформатора.

Достоинство умножителя напряжения: напряжение на всех конденсаторах, ис­ключая первый, равно сумме напряжений на вторичной обмотке трансформатора при его положительной и отрицательной полярности.

Недостатки:

• требуется большое количество диодов, число которых зависит от желаемого коэффициента умножения;
• необходимо использовать запасающие энергию конденсаторы;
• частота пульсации выходного напряжения равна частоте питающей сети.

Умножитель напряжения – Voltage multiplier

Умножитель напряжения является электрическая схема , которая преобразует напряжение переменного электрического питания от более низкого напряжения до более высокого напряжения постоянного тока, как правило , с использованием сети конденсаторов и диодов .

Умножители напряжения могут использоваться для генерации от нескольких вольт для электронных приборов до миллионов вольт для таких целей, как эксперименты по физике высоких энергий и тестирование молниезащиты. Наиболее распространенный тип умножителя напряжения – это умножитель полуволнового ряда, также называемый каскадом Виллара (но фактически изобретенный Генрихом Грайнахером ).

Операция

Если предположить, что пиковое напряжение источника переменного тока равно + U _s , и что значения C достаточно высоки, чтобы позволить при зарядке протекать ток без значительного изменения напряжения, тогда (упрощенная) работа каскада будет такой: следует:

1. отрицательный пик (-U _s ): конденсатор C ₁ заряжается через диод D ₁ до U _s   V ( разность потенциалов между левой и правой пластинами конденсатора составляет U _s )
2. положительный пик (+ U _s ): потенциал C ₁ складывается с потенциалом источника, таким образом заряжая C ₂ до 2U _s через D ₂
3. отрицательный пик: потенциал C ₁ упал до 0 В, что позволяет заряжать C ₃ через D ₃ до 2U _s .
4. положительный пик: потенциал C ₂ повышается до 2U _с (аналогично шагу 2), также заряжается C ₄ до 2U _с . Выходное напряжение (сумма напряжений ниже C ₂ и C ₄ ) повышается до тех пор, пока не будет достигнуто значение 4U _s .

В действительности, чтобы C ₄ достиг полного напряжения , требуется больше циклов . Каждый дополнительный каскад из двух диодов и двух конденсаторов увеличивает выходное напряжение вдвое по сравнению с пиковым напряжением питания переменного тока.

Удвоитель и тройник напряжения

Удвоитель напряжения использует две ступени, чтобы примерно удвоить напряжение постоянного тока, которое было бы получено от одноступенчатого выпрямителя . Пример удвоителя напряжения можно найти во входном каскаде импульсных источников питания, содержащих переключатель SPDT для выбора источника питания 120 В или 240 В. В положении 120 В вход обычно конфигурируется как двухполупериодный удвоитель напряжения путем размыкания одной точки подключения переменного тока мостового выпрямителя и подключения входа к соединению двух последовательно соединенных конденсаторов фильтра. Для работы на 240 В переключатель конфигурирует систему как двухполупериодный мост, повторно подключая провод центрального отвода конденсатора к разомкнутой клемме переменного тока системы мостового выпрямителя. Это позволяет работать на 120 или 240 В с добавлением простого переключателя SPDT.

Утроитель напряжения – это трехступенчатый умножитель напряжения. Триплер – популярный тип умножителя напряжения. Выходное напряжение тройника на практике в три раза ниже пикового входного напряжения из-за их высокого импеданса , частично вызванного тем фактом, что, когда каждый конденсатор в цепи подает питание на следующий, он частично разряжается, теряя при этом напряжение.

Триплеры обычно использовались в приемниках цветного телевидения для обеспечения высокого напряжения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ, кинескоп).

Триплеры до сих пор используются в источниках высокого напряжения, таких как копировальные аппараты , лазерные принтеры , устройства защиты от насекомых и электрошоковое оружие .

Напряжение пробоя

Хотя умножитель может использоваться для выработки тысяч вольт на выходе, отдельные компоненты не обязательно должны быть рассчитаны на выдерживание всего диапазона напряжений. Каждый компонент должен учитывать только относительные разности напряжений непосредственно на его собственных клеммах и на компонентах, непосредственно примыкающих к нему.

Обычно умножитель напряжения будет физически устроен как лестница, так что постепенно увеличивающийся потенциал напряжения не дает возможности дуги на участках цепи с гораздо более низким потенциалом.

Обратите внимание, что необходим некоторый запас прочности во всем относительном диапазоне разностей напряжений в умножителе, чтобы лестница могла выдержать короткое замыкание по крайней мере одного диода или компонента конденсатора. В противном случае одноточечное короткое замыкание может привести к последовательному перенапряжению и разрушению каждого следующего компонента в умножителе, потенциально разрушив всю цепочку умножителя.

Другие топологии схем

Штабелирование

В любом столбце используется четное количество диодно-конденсаторных ячеек, так что каскад заканчивается на сглаживающей ячейке. Если бы он был нечетным и заканчивался на зажимной ячейке, пульсации напряжения были бы очень большими. Конденсаторы большего размера в соединительной колонке также уменьшают пульсации, но за счет времени зарядки и увеличения тока диода.

Зарядный насос Диксона

Диксон заряд насос , или Диксон мультипликатор , является модификацией множителя Greinacher / Коккрофт-Walton . Однако, в отличие от этой схемы, умножитель Диксона принимает на вход источник постоянного тока, поэтому является формой преобразователя постоянного тока . Кроме того, в отличие от Greinacher / Cockcroft – Walton, который используется в высоковольтных приложениях, умножитель Диксона предназначен для низковольтных целей. В дополнение к входу постоянного тока схема требует подачи двух последовательностей тактовых импульсов с разной амплитудой между шинами питания постоянного тока. Эти последовательности импульсов находятся в противофазе.

Для того, чтобы описать работу идеала цепи, количество диодов D1, D2 и т.д. слева направо , и конденсаторы С1, С2 и т.д. Когда часы низкие, D1 будет взимать плату C1- V _в . Когда идет высоко верхняя пластина из С1 проталкивается до 2 V _в . D1 , затем выключается и D2 включается и С2 начинает заряд до 2 V _в . На следующем цикле тактовой синхронизации снова переходит на низкий уровень , и теперь переходит на высокий уровень толкает верхнюю пластину С2 до 3 V _в . D2 выключается, а D3 включается, заряжая C3 до 3 В _на входе и так далее с зарядом, проходящим вверх по цепи, отсюда и название подкачки заряда . Конечная диодно-конденсаторная ячейка в каскаде соединена с землей, а не с фазой синхронизации и, следовательно, не является умножителем; это пиковый детектор, который просто обеспечивает сглаживание . ϕ 1 {\ displaystyle \ phi _ {1}} ϕ 1 {\ displaystyle \ phi _ {1}} ϕ 1 {\ displaystyle \ phi _ {1}} ϕ 2 {\ displaystyle \ phi _ {2}}

Есть ряд факторов, которые уменьшают выходную мощность в идеальном случае nV _in . Одним из них является пороговое напряжение коммутирующего устройства V _T , то есть напряжение, необходимое для его включения. Выходная мощность будет уменьшена как минимум на нВ _Тл из-за падения напряжения на переключателях. Диоды Шоттки обычно используются в умножителях Диксона из-за их низкого прямого падения напряжения, среди других причин. Другая трудность заключается в том, что в каждом узле есть паразитные емкости относительно земли. Эти паразитные емкости действуют как делители напряжения, а накопительные конденсаторы схемы еще больше снижают выходное напряжение. До определенного момента более высокая тактовая частота полезна: пульсации уменьшаются, а высокая частота облегчает фильтрацию оставшейся пульсации. Также уменьшается размер необходимых конденсаторов, поскольку за один цикл необходимо сохранять меньший заряд. Однако потери из-за паразитной емкости увеличиваются с увеличением тактовой частоты, и практический предел составляет около нескольких сотен килогерц.

Умножители Диксона часто встречаются в интегральных схемах (ИС), где они используются для увеличения напряжения питания низковольтной батареи до напряжения, необходимого для ИС. Разработчику и изготовителю ИС выгодно использовать одну и ту же технологию и одно и то же базовое устройство во всей ИС. По этой причине в популярных ИС с КМОП- технологией транзистор, который является основным строительным блоком схем, является МОП-транзистором . Следовательно, диоды в умножителе Диксона часто заменяются полевыми МОП-транзисторами, работающими как диоды.

Версия умножителя Диксона с диодным МОП-транзистором не очень хорошо работает при очень низких напряжениях из-за больших падений напряжения сток-исток полевых МОП-транзисторов. Часто для решения этой проблемы используется более сложная схема. Одним из решений является подключение параллельно переключающему полевому МОП-транзистору другого полевого МОП-транзистора, смещенного в его линейную область. Этот второй МОП-транзистор имеет более низкое напряжение сток-исток, чем переключающий МОП-транзистор сам по себе (потому что переключающий МОП-транзистор сильно включен), и, следовательно, выходное напряжение увеличивается. Затвор полевого МОП-транзистора с линейным смещением подключен к выходу следующего каскада, так что он отключается, пока следующий каскад заряжается от конденсатора предыдущего каскада. То есть транзистор с линейным смещением выключается одновременно с переключающим транзистором.

Идеально подходит 4-ступенчатый Диксон умножитель (5 × множитель) с входом 1,5 V будет иметь выход 7,5 V . Однако диод-проводной МОП – 4-ступенчатый умножитель может иметь только выход 2 V . Добавление параллельных МОП – транзисторов в линейной области улучшает это около 4 V . Более сложные схемы все же могут обеспечить выход, намного более близкий к идеальному.

Существует множество других вариаций и улучшений базовой схемы Диксона. Некоторые пытаются снизить пороговое напряжение переключения, такие как множитель Мандала-Сарпешкара или множитель Ву. Другие схемы нейтрализуют пороговое напряжение: умножитель Umeda делает это с помощью внешнего напряжения, а умножитель Накамото – с внутренним генерируемым напряжением. Множитель Бержере сконцентрирован на повышении энергоэффективности.

Модификация для мощности RF

В интегральных схемах КМОП тактовые сигналы легко доступны или легко генерируются. Это не всегда имеет место в ВЧ интегральных схемах, но часто источник ВЧ мощности будет доступен. Стандартная схема умножителя Диксона может быть модифицирована для удовлетворения этого требования путем простого заземления нормального входа и одного из входов часов. ВЧ-мощность подается на другой вход синхронизации, который затем становится входом схемы. Радиочастотный сигнал является не только источником энергии, но и часами. Однако, поскольку тактовые импульсы вводятся только в каждый другой узел, в схеме достигается только каскад умножения для каждой второй ячейки диод-конденсатор. Остальные диодно-конденсаторные ячейки просто действуют как детекторы пиков и сглаживают пульсации без увеличения умножения.

Перекрестно-коммутируемый конденсатор

Умножитель напряжения может быть сформирован из каскада удвоителей напряжения типа перекрестно связанных переключаемых конденсаторов . Этот тип схемы обычно используется вместо умножителя Диксона, когда напряжение источника составляет 1,2 В или меньше. Умножители Диксона имеют все более низкую эффективность преобразования мощности по мере того, как входное напряжение падает, потому что падение напряжения на транзисторах с диодной связью становится намного более значительным по сравнению с выходным напряжением. Поскольку транзисторы в схеме с перекрестной связью не соединены диодами, проблема падения напряжения не столь серьезна.

Схема работает, поочередно переключая выход каждой ступени между удвоителем напряжения, управляемым и управляемым . Такое поведение приводит к другому преимуществу перед умножителем Диксона: уменьшению пульсаций напряжения при удвоении частоты. Увеличение частоты пульсаций является преимуществом, поскольку их легче удалить с помощью фильтрации. Каждый каскад (в идеальной схеме) увеличивает выходное напряжение на пиковое тактовое напряжение. Если предположить, что это тот же уровень, что и входное напряжение постоянного тока, то n- ступенчатый умножитель (в идеале) будет выдавать nV _in . Основной причиной потерь в схеме с перекрестной связью является паразитная емкость, а не пороговое напряжение переключения. Потери возникают из-за того, что часть энергии должна идти на зарядку паразитных емкостей в каждом цикле. ϕ 1 {\ displaystyle \ phi _ {1}} ϕ 2 {\ displaystyle \ phi _ {2}}

Приложения

В источниках высокого напряжения для ЭЛТ часто используются умножители напряжения со сглаживающим конденсатором конечной ступени, образованным внутренним и внешним аквадагным покрытием на самом ЭЛТ. ЭЛТ раньше были обычным компонентом телевизоров. Умножители напряжения до сих пор можно найти в современных телевизорах, копировальных аппаратах и устройствах защиты от насекомых .

Умножители высокого напряжения используются в оборудовании для окраски распылением, чаще всего на предприятиях автомобилестроения. В сопле распылителя краски используется умножитель напряжения с выходной мощностью около 100 кВ для электрического заряда распыленных частиц краски, которые затем притягиваются к противоположно заряженным металлическим поверхностям, подлежащим окраске. Это помогает уменьшить объем используемой краски и помогает равномерно распределить слой краски.

Распространенным типом умножителя напряжения, используемым в физике высоких энергий, является генератор Кокрофта-Уолтона (который был разработан Джоном Дугласом Кокрофтом и Эрнестом Томасом Синтоном Уолтоном для ускорителя частиц для использования в исследованиях, которые принесли им Нобелевскую премию по физике в 1951 году) .

Смотрите также

Примечания

Библиография

• Кампардо, Джованни; Микелони, Рино; Новосел, Дэвид СБИС-дизайн энергонезависимых воспоминаний , Springer, 2005 ISBN   3-540-20198-X .
• Лин, Юй-Шианг Схемы малой мощности для миниатюрных сенсорных систем , Издательство ProQuest, 2008 ISBN   0-549-98672-3 .
• Лю, Mingliang проясняет схемы коммутируемых конденсаторов , Newnes, 2006 ISBN   0-7506-7907-7 .
• Макгоуэн, Кевин, Полупроводники: от книги до макета , Cengage Learning, 2012 ISBN   1133708382 .
• Пелузо, Винченцо; Steyaert, Michiel; Сансен, Вилли М.К. Разработка низковольтных маломощных КМОП-дельта-сигма аналого- цифровых преобразователей , Springer, 1999 ISBN   0-7923-8417-2 .
• Юань, Фэй КМОП-схемы для пассивных беспроводных микросистем , Springer, 2010 ISBN   1-4419-7679-5 .
• Zumbahlen, Hank Linear Circuit Design Handbook , Newnes, 2008 ISBN   0-7506-8703-7 .

внешняя ссылка

(удвоители, тройники, учетверенные устройства и др.) | Диоды и выпрямители

Умножитель напряжения – это специализированная схема выпрямителя, обеспечивающая выходной сигнал, который теоретически является целым числом, умноженным на пиковое входное значение переменного тока, например, в 2, 3 или 4 раза превышающее максимальное входное значение переменного тока. Таким образом, можно получить 200 В постоянного тока от источника переменного тока с пиковым напряжением 100 В, используя удвоитель, а 400 В постоянного тока – от учетверителя. Любая нагрузка в практической цепи снизит эти напряжения.

Сначала мы рассмотрим несколько типов умножителей напряжения – удвоитель напряжения (полуволновый и двухполупериодный), утроитель напряжения и учетверитель напряжения – затем сделаем некоторые общие замечания о безопасности умножителя напряжения и закончим с умножителем Кокрофта-Уолтона.

Удвоитель напряжения

Удвоитель напряжения – это источник постоянного тока, способный использовать источник переменного тока 240 В или 120 В переменного тока. Источник питания использует выбранный переключателем двухполупериодный мост для выработки около 300 В постоянного тока от источника 240 В переменного тока. Положение переключателя 120 В переключает мост как удвоитель, вырабатывающий около 300 В постоянного тока из 120 В переменного тока. В обоих случаях вырабатывается 300 В постоянного тока. Это вход для импульсного регулятора, вырабатывающего более низкие напряжения для питания, скажем, персонального компьютера.

Полуволновой удвоитель напряжения

Удвоитель полуволнового напряжения на рисунке ниже (a) состоит из двух цепей: фиксатора в точке (b) и пикового детектора (полуволнового выпрямителя) на рисунке выше, который показан в измененной форме на рисунке ниже (c). .C2 был добавлен к пиковому детектору (полуволновой выпрямитель).

Полупериодный удвоитель напряжения (а) состоит из (б) фиксатора и (в) полуволнового выпрямителя.

Анализ рабочих цепей полуволнового удвоителя напряжения

Как показано на рисунке (b) выше, C2 заряжается до 5 В (4,3 В с учетом падения напряжения на диоде) на отрицательном полупериоде входного переменного тока. Правый конец заземлен проводником D2. Левый конец заряжается на отрицательном пике входа переменного тока. Это работа кламмера.

Во время положительного полупериода в игру вступает однополупериодный выпрямитель, показанный на рисунке (c) выше. Диод D2 не в цепи, так как он смещен в обратном направлении. C2 теперь включен последовательно с источником напряжения. Обратите внимание на полярность генератора и C2, последовательного вспомогательного устройства. Таким образом, выпрямитель D1 видит всего 10 В на пике синусоиды, 5 В от генератора и 5 В от C2. D1 проводит сигнал v (1) (рисунок ниже), заряжая C1 до пика синусоидальной волны на 5 В постоянного тока (рисунок ниже v (2)). Форма волны v (2) – это выходной сигнал удвоителя, который стабилизируется на уровне 10 В (8.6 В с падением напряжения на диоде) после нескольких циклов входного синусоидального сигнала.

* SPICE 03255.eps C1 2 0 1000p D1 1 2 диода C2 4 1 1000p D2 0 1 диод V1 4 0 SIN (0 5 1k). Модель диода d .tran 0,01 м 5 м. Конец 

Удвоитель напряжения: вход v (4). v (1) ступень фиксатора. v (2) каскад однополупериодного выпрямителя, который является выходом удвоителя.

Двухполупериодный удвоитель напряжения

Двухполупериодный удвоитель напряжения состоит из пары последовательно установленных однополупериодных выпрямителей.(Рисунок ниже) Соответствующий список соединений показан на рисунке ниже.

Анализ работы двухполупериодного удвоителя напряжения

Нижний выпрямитель заряжает C1 за отрицательный полупериод на входе. Верхний выпрямитель заряжает C2 в положительном полупериоде. Каждый конденсатор получает заряд 5 В (4,3 В с учетом падения напряжения на диоде). Выходной сигнал в узле 5 представляет собой последовательную сумму C1 + C2 или 10 В (8,6 В с диодными падениями).

* SPICE 03273.eps * R1 3 0 100k * R2 5 3 100k D1 0 2 диода D2 2 5 диодов C1 3 0 1000p C2 5 3 1000p V1 2 3 SIN (0 5 1k). модель диода d .tran 0,01 м 5 м. конец 

Двухполупериодный удвоитель напряжения состоит из двух однополупериодных выпрямителей, работающих на чередующихся полярностях.

Обратите внимание, что выход v (5) на рисунке ниже достигает полного значения в течение одного цикла изменения входа v (2).

Двухполупериодный удвоитель напряжения: v (2) вход, v (3) напряжение в средней точке, v (5) напряжение на выходе

Получение двухполупериодных удвоителей из однополупериодных выпрямителей

На рисунке ниже показано получение двухполупериодного удвоителя из пары полуволновых выпрямителей противоположной полярности (а).Отрицательный выпрямитель пары для наглядности перерисован (б). Оба они объединены в пункте (c) на одной и той же земле. В (d) отрицательный выпрямитель переподключен для совместного использования одного источника напряжения с положительным выпрямителем. Это дает источник питания ± 5 В (4,3 В с диодным падением); тем не менее, между двумя выходами можно измерить 10 В. Контрольная точка заземления перемещается так, чтобы напряжение +10 В было доступно по отношению к земле.

Двухполупериодный удвоитель: (a) пара удвоителей, (b) перерисованная, (c) общая земля, (d) общий источник напряжения.(e) переместите точку на земле.

Триплер напряжения

Удвоитель напряжения (рисунок ниже) состоит из комбинации удвоителя и полуволнового выпрямителя (C3, D3). Однополупериодный выпрямитель выдает 5 В (4,3 В) в узле 3. Удвоитель обеспечивает еще 10 В (8,4 В) между узлами 2 и 3. Всего 15 В (12,9 В) на выходном узле 2 относительно земля. Список соединений представлен на рисунке ниже.

Утроитель напряжения, состоящий из удвоителя, установленного поверх одноступенчатого выпрямителя.

Обратите внимание, что V (3) на рисунке ниже возрастает до 5 В (4,3 В) в первом отрицательном полупериоде. Вход v (4) сдвигается вверх на 5 В (4,3 В) за счет 5 В от однополупериодного выпрямителя. И еще 5 В на v (1) из-за фиксатора (C2, D2). D1 заряжает C1 (форма волны v (2)) до пикового значения v (1).

* SPICE 03283.eps C3 3 0 1000p D3 0 4 диода C1 2 3 1000p D1 1 2 диода C2 4 1 1000p D2 3 1 диод V1 4 3 SIN (0 5 1k). Модель диода d.переход 0,01м 5м конец 

Утроитель напряжения: v (3) однополупериодный выпрямитель, v (4) вход + 5 В, v (1) фиксатор, v (2) конечный выход.

Счетвер. Напряжения

Счетверитель напряжения представляет собой сложенную комбинацию двух удвоителей, показанных на рисунке ниже. Каждый удвоитель обеспечивает 10 В (8,6 В) для последовательной общей суммы на узле 2 по отношению к земле 20 В (17,2 В)

Список соединений показан на рисунке ниже.

Счетверитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных удвоителей, с выходом в узле 2.

Осциллограммы квадруплера показаны на рисунке ниже. Доступны два выхода постоянного тока: v (3), выход удвоителя, и v (2), выход учетверителя. Некоторые из промежуточных напряжений на фиксаторах показывают, что входная синусоида (не показана), которая колеблется на 5 В, последовательно фиксируется на более высоких уровнях: на v (5), v (4) и v (1). Строго говоря, v (4) не является выходом фиксатора. Это просто источник переменного напряжения, подключенный последовательно к выходу удвоителя v (3). Тем не менее, v (1) является фиксированной версией v (4)

* SPICE 03441.eps * SPICE 03286.eps C22 4 5 1000p C11 3 0 1000p D11 0 5 диод D22 5 3 диода C1 2 3 1000p D1 1 2 диода C2 4 1 1000p D2 3 1 диод V1 4 3 SIN (0 5 1k). модельный диод d .tran 0,01м 5м. конец 

Счетверитель напряжения: напряжение постоянного тока доступно на v (3) и v (2). Промежуточные формы волны: фиксаторы: v (5), v (4), v (1).

Примечания к умножителям напряжения и источникам питания с линейным приводом

Здесь уместны некоторые примечания по умножителям напряжения.Параметры схемы, использованные в примерах (V = 5 В, 1 кГц, C = 1000 пФ), не обеспечивают большого тока, микроампер. Кроме того, отсутствовали нагрузочные резисторы. Нагрузка снижает напряжения по сравнению с показанными. Если схемы должны приводиться в действие источником с частотой кГц при низком напряжении, как в примерах, конденсаторы обычно имеют номинал от 0,1 до 1,0 мкФ, чтобы на выходе имелся ток в миллиамперах. Если умножители работают с частотой 50/60 Гц, конденсатор составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч микрофарад, чтобы обеспечить выходной ток в сотни миллиампер.При питании от сетевого напряжения обратите внимание на полярность и номинальное напряжение конденсаторов.

Наконец, любой источник питания с прямым питанием от сети (без трансформатора) опасен для экспериментатора и испытательного оборудования, работающего от сети. Коммерческие источники питания с прямым приводом безопасны, поскольку опасная электрическая схема находится в корпусе для защиты пользователя. При установке в эти схемы электролитических конденсаторов любого напряжения, конденсаторы взорвутся, если полярность будет изменена. Такие цепи следует включать за защитным экраном.

Множитель Кокрофта-Уолтона

Умножитель напряжения каскадных полуволновых удвоителей произвольной длины известен как умножитель Кокрофта-Уолтона , как показано на рисунке ниже. Этот умножитель используется, когда требуется высокое напряжение при низком токе. Преимущество перед обычным источником питания состоит в том, что не требуется дорогой высоковольтный трансформатор – по крайней мере, не такой мощности, как выходная мощность.

Умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона x8; вывод на v (8).

Пара диодов и конденсаторов слева от узлов 1 и 2 на рисунке выше составляет полуволновой удвоитель. Вращение диодов на 45 ^o против часовой стрелки и нижнего конденсатора на 90 ^o делает его похожим на рисунок выше (а). Четыре секции удвоения каскадом расположены справа для теоретического коэффициента умножения x8. Узел 1 имеет форму волны фиксатора (не показана), синусоидальную волну, сдвинутую вверх на 1x (5 В). Остальные узлы с нечетными номерами представляют собой синусоиды, ограниченные последовательно более высокими напряжениями.Узел 2, выход первого удвоителя, представляет собой двойное постоянное напряжение v (2) на рисунке ниже. Последовательные узлы с четными номерами заряжаются до последовательно более высоких напряжений: v (4), v (6), v (8)

D1 7 8 диод C1 8 6 1000p D2 6 7 диод C2 5 7 1000p D3 5 6 диод C3 4 6 1000p D4 4 5 диод C4 3 5 1000p D5 3 4 диода C5 2 4 1000p D6 2 3 диода D7 1 2 диода C6 1 3 1000p C7 2 0 1000p C8 99 1 1000p D8 0 1 диод V1 99 0 SIN (0 5 1k) .model диод d . tran 0,01м 50м.конец 

Формы сигналов Кокрофта-Уолтона (x8). Выход – v (8).

Без диодных падений каждый удвоитель дает 2Vin или 10 В, учитывая, что два диодных падения (10–1,4) = 8,6 В вполне реально. Всего для 4 удвоителей ожидается 4 · 8,6 = 34,4 В из 40 В.

Консультации Рисунок выше, v (2) примерно справа; однако v (8) <30 В вместо ожидаемых 34,4 В. Беда множителя Кокрофта-Уолтона состоит в том, что каждая дополнительная ступень добавляет меньше, чем предыдущая.Таким образом, существует практический предел количества стадий. Это ограничение можно преодолеть, изменив базовую схему. [ABR] Также обратите внимание на временную шкалу 40 мс по сравнению с 5 мс для предыдущих схем. Потребовалось 40 мсек для повышения напряжения до предельного значения для этой цепи. В списке соединений на рисунке выше есть команда «.tran 0.010m 50m» для увеличения времени моделирования до 50 мсек; правда, нанесено только 40 мсек.

Умножитель Кокрофта-Уолтона служит более эффективным источником высокого напряжения для фотоэлектронных умножителей, требующих до 2000 В.[ABR] Кроме того, лампа имеет динодов , клеммы, требующие подключения к «четным» узлам с более низким напряжением. Последовательный ряд отводов умножителя заменяет тепловыделяющий резистивный делитель напряжения предыдущих разработок.

Умножитель Кокрофта-Уолтона, работающий от сети переменного тока, подает высокое напряжение на «ионные генераторы» для нейтрализации электростатического заряда и для очистителей воздуха.

:

• Умножитель напряжения выдает постоянный ток, кратный (2,3,4 и т. Д.) Пиковому входному напряжению переменного тока.
• Самый простой умножитель – это полуволновой удвоитель.
• Двухполупериодный дуплекс – лучшая схема в качестве удвоителя.
• Утройник – это полуволновой удвоитель и обычный выпрямительный каскад (пиковый детектор).
• Счетверитель – пара полуволновых удвоителей
• Длинная цепочка полуволновых удвоителей известна как множитель Кокрофта-Уолтона.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

»Примечания по электронике

Умножитель емкости транзистора может использоваться для обеспечения дополнительных уровней сглаживания во многих областях электроники

Типы транзисторных цепей включают:
Типы транзисторных цепей Общий эмиттер Эмиттер-повторитель Общая база Пара Дарлингтона Пара Шиклай Текущее зеркало Длиннохвостая пара Источник постоянного тока Множитель емкости Двухтранзисторный усилитель Фильтр высоких частот

См. Также: Конструкция транзисторной схемы

Емкостной умножитель – очень полезная схема во многих отношениях – она ​​обеспечивает значительное улучшение сглаживания за счет усиления транзистора.

Транзисторный умножитель емкости не только обеспечивает улучшенные характеристики, но и позволяет сэкономить место. Конденсаторы высокой емкости часто могут занимать много места, и поэтому умножитель емкости транзистора может помочь уменьшить размер конденсатора и, следовательно, уменьшить пространство.

В частности, схема умножителя емкости важна в областях, где первостепенное значение имеют хорошие шумовые характеристики. Часто обнаруживается, что многие линейные регуляторы напряжения или даже внутри импульсных регуляторов могут создавать высокие уровни шума в результате механизма переключения.

Во многих схемах первостепенное значение имеют хорошие шумовые характеристики. Например, в радиочастотных схемах, использующих петли фазовой автоподстройки частоты, низкий фазовый шум часто имеет решающее значение, особенно когда данные передаются с использованием фазовой модуляции. Любой шум в источнике питания может проявляться в виде фазового шума, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества ошибок по битам.

Системы сбора данных также требуют очень низкого уровня шума в шинах питания. Цифро-аналоговые преобразователи высокого разрешения требуют малошумящих шин, в противном случае шум может превышать разрешение D2A, что отрицательно сказывается на высокой производительности и разрешающей способности.

Также в аудиосистемах высокого качества шумовые характеристики имеют первостепенное значение. Любой шум на шинах питания, особенно в каскадах предварительного усилителя, может привести к раздражающему шипению на выходе.

Это всего лишь несколько приложений, в которых схема умножителя емкости активного транзистора может использоваться для снижения уровня шума и улучшения характеристик шины питания.

Схема умножителя основной емкости

Базовая схема умножителя емкости представляет собой простой эмиттерный повторитель с конденсатором на базе и питающим резистором от входа к базе для включения транзистора.Конденсатор от базы к земле обеспечивает сглаживание.

Работа схемы умножителя емкости довольно проста. Он действует как простой эмиттерный повторитель. Резистор R1 обеспечивает смещение для перехода база-эмиттер, а конденсатор обеспечивает сглаживание. Это значительно снижает уровень шума на выходе, то есть Vout.

Эффект от размещения транзистора в схеме заключается в том, что он эффективно умножает емкость базы на коэффициент усиления транзистора по току, т.е.е. по β

Схема умножителя емкости не является регулятором напряжения. Выходное напряжение изменяется прямо на входе Vin, как нет опорного напряжения. Обычно выходное напряжение примерно на 0,65 В меньше, чем базовое напряжение, и примерно на 2–3 В меньше, чем Vin при приложении нагрузки.

Уровни пульсаций и шума на выходе можно снизить до очень низкого уровня> Увеличение значений R1 и C1 снижает пульсации на выходе и в большей степени на низких частотах. С другой стороны, большие значения R1 и C1 заставляют выходной сигнал медленно повышаться до требуемого значения после включения из-за большой постоянной времени R1 и C1.

Модифицированный умножитель емкости

Недостатком схемы является то, что в ее базовой форме падение напряжения на последовательном транзисторе очень мало, а шумоподавление не так велико, как могло бы быть. Чтобы преодолеть это, некоторые люди помещают резистор на конденсатор, и это обеспечивает делитель потенциала, уменьшающий напряжение на базе и увеличивающий падение напряжения на транзисторе. Это позволяет обеспечить лучшее снижение шума, хотя увеличивает рассеиваемую мощность и снижает напряжение на Vout.

Эта версия схемы умножителя емкости включает дополнительный резистор между базой и землей для уменьшения напряжения базы и обеспечения дополнительного падения напряжения на транзисторе для улучшения сглаживания. Это более важно, когда уровень пульсации выше.

Обычно напряжение через делитель потенциала должно быть достаточным для поддержания достаточного напряжения базы. Можно сделать вывод об уровне тока через делитель потенциала, но часто в схемах такого типа он может в десять раз превышать базовый ток.Это обеспечит поддержание напряжения эмиттера в широком диапазоне уровней выходного тока.

Пример применения умножителя емкости

Показанный здесь источник питания обеспечивает на данном этапе только сглаживание, а не стабилизацию или регулирование напряжения. Входной сигнал берется из сети и выпрямляется мостовым выпрямителем. Затем он переходит в сглаживающий конденсатор C1, чтобы обеспечить первое сглаживание и устранить основные колебания. Этот конденсатор должен иметь возможность выдерживать большие пульсации тока, если источник питания будет использоваться для высоких уровней тока.

Следует помнить, что эффект умножения емкости может быть реализован только при наличии достаточного падения напряжения на последовательном транзисторе. Обычно это всегда должно быть минимум 3 вольта.

Конденсатор С2 подключен к базе транзистора TR1. Это обеспечивает емкость для эффекта умножения емкости.

TR1 является транзистором главного прохода и должен иметь возможность понижать требуемое напряжение и требуемый ток, поэтому может потребоваться расчет рассеиваемой мощности.

На выходе есть конденсатор, обеспечивающий дополнительную развязку и обеспечивающий стабильность цепи. Резистор обеспечивает сброс выходного напряжения при отключении питания. Диод D1 предотвращает обратное смещение транзистора.

Подобные расходные материалы можно использовать во многих областях, включая усилители звука и многие другие приложения.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

Умножители напряжения | Керамический | Конденсаторы

		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	Стопки керамических высоковольтных конденсаторов с выводами, керамический класс 2	свинцово-кислотный	8000.0	125 пФ	250 пФ	2	R2000, R3000
		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	Стопки керамических высоковольтных конденсаторов с выводами, керамический класс 2	свинцово-кислотный	8000. 0	250 пФ	250 пФ	2	R2005
		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	Стопки керамических высоковольтных конденсаторов с выводами, керамический класс 2	свинцово-кислотный	10000.0	500 пФ	500 пФ	2	R6000
		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	Стопки керамических высоковольтных конденсаторов с метками для припоя, керамические, класс 2	Метки для припоя	19000. 0	1,3 нФ	1,3 нФ	2	R4000
		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	Стопки керамических высоковольтных конденсаторов с метками для припоя, керамические, класс 2	Метки для припоя	11000.0	2,2 нФ	2,2 нФ	2	R6000
		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	Стопки керамических высоковольтных конденсаторов с метками для припоя, керамические, класс 2	Метки для припоя	8000. 0	370 пФ	500 пФ	2	R2005
		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	наборы умножителя керамического конденсатора высокого напряжения с выводами, керамика	свинцово-кислотный	8000.0	120 пФ	1,4 нФ	2	R4000 (Y5U)
		Конденсаторы фиксированные	Керамика, однослойная	наборы умножителя керамического конденсатора высокого напряжения с выводами, керамика	свинцово-кислотный	10000. 0	120 пФ	1,4 нФ	2	R4000 (Y5U)

(PDF) Новая топология умножителя напряжения на резонансном конденсаторном диоде для импульсного источника питания

J. Электрические системы

13-3 (2017):

517-527

Ссылки

[1] H.Бермаки, А. Семмак, Ю. Беллебна, А. Тилматин, М. Реберсек, Д. Миклавчич, «Твердотельный генератор импульсного электрического поля высокого напряжения –

для применения в пищевой промышленности», 4-я Международная конференция по электротехнике

Engineering (ICEE), стр. 1-, 2015.

[2] Т. Сакамото, А. Нами, М. Акияма и Х. Акияма, «Твердотельный импульсный генератор

с повторяющимся твердотельным импульсом типа Маркса, использующий многоступенчатый переключатель. конденсаторные ячейки “IEEE Trans. Наука о плазме, т.40, pp. 2316-2321,

2012.

[3] Л. Редондо, «Схема умножителя постоянного напряжения, работающая как генератор высоковольтных импульсов», IEEE Trans.

Наука о плазме, т. 38, pp. 2725-2729, 2010.

[4] MP Gaudreau, T. Hawkey, J. Petry, and M. Kempkes, “Твердотельная импульсная система питания для пищевой промышленности

“, Pulsed Power Plasma Science, (PPPS-2001), pp. 1174-1177, 2001.

[5] Х. Лю, В. Се, Дж. Юань, Л.Ван, X. Ма, П. Цзян, «Дизайн компактного модуля Маркса с выходом прямоугольных импульсов

», Review of Scientific Instruments, Vol.87, pp. 074706, 2016.

[6] T. Adachi, T. Араи, К.В. Лео, К. Такаяма и А. Токучи, «Твердотельный генератор Маркса, приводимый в действие прерывателем линз Einzel

», Review of Scientific Instruments, vol. 82, стр. 083305, 2011.

[7] Дж. Биела, Д. Аггелер, Д. Бортис и Дж. У. Колар, «Балансировочная схема для переключателя импульсной мощности 5 кВ / 50 нс

на основе суперкаскода Sic-Jfet. , “IEEE Trans.Наука о плазме, т. 40, pp. 2554-2560, 2012.

[8] Т. Сакамото и Х. Акияма, «Двойной твердотельный генератор Маркса с короткой шириной импульса», IEEE Trans.

Наука о плазме, т. 41, pp. 2649-2653, 2013.

[9] П. Давари, Ф. Заре, А. Гош и Х. Акияма, «Высоковольтный модульный источник питания с использованием параллельной и последовательной конфигураций обратного преобразователя

для приложения импульсного питания, IEEE Trans. Наука о плазме, т. 40, стр.

2578-2587, 2012.

[10] Л. Раймонд, В. Лян, Л. Гу и Дж. Р. Давила, «Высоковольтный многоуровневый резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный ток

, 13,56 МГц», 16-й семинар IEEE по управлению и моделированию для силовой электроники (COMPEL ), pp. 1-8,

2015.

[11] C.-M. Янг, М.-Х. Чен, Т.-А. Чанг, К.-К. Ко, К.-К. Джен, “Каскадный умножитель напряжения Кокрофта – Уолтона

, применяемый к бестрансформаторному повышающему преобразователю постоянного тока в постоянный”, IEEE Trans.Промышленная электроника,

т. 60, pp. 523-537, 2013.

[12] A. Elserougi, AM. Масуд, AM. Ибрагим, С. Ахмед, «Генератор импульсов высокого напряжения на основе преобразователей постоянного тока

и конденсаторно-диодных умножителей напряжения для систем водоподготовки», IEEE Trans. Dielectr.

Электр. Insul, Vol.22, No. 6, pp.3290-8, 2015.

[13] М. Резанежад, А. Шейхолеслами и Дж. Адаби, «Модульная топология умножителя напряжения на переключаемом конденсаторе для импульсного источника питания

. “IEEE Trans.Диэлектрики и электроизоляция, т. 21, pp. 635-643, 2014.

[14] М. Резанеджад, А. Шейхолеслами, Дж. Адаби и М. Валинеджад, «Портативный импульсный источник питания высокого напряжения

, питаемый от источника низкого напряжения», Международный Журнал электроники, т. 103, pp. 1-10, 2015.

[15] S. Mao, J. Popovic, JA. Феррейра, «Исследование скорости импульсов высокого напряжения для высоковольтных источников питания постоянного и постоянного тока

на основе умножителей напряжения», 17 евро. Конф.Мощность Электр. and Applications, pp.1-10, 2015

[16] Б. Аксельрод, Ю. Беркович, «Внешние характеристики повышающего преобразователя с умножителем напряжения Кокрофта-Уолтона

», EDPE Conf., стр. 48-53 , 2015.

[17] Б. Аксельрод, Я. Бек, Ю. Беркович, «Высоконадежный DC – DC преобразователь на основе повышающего преобразователя индуктивности

с переключаемой связью и диодно-конденсаторного умножителя: установившийся режим и динамика ». ИЭПП Power Electr.,

Vol.8, No. 8, pp.1420-8, 2015.

[18] JC. Росас-Каро, JC. Майо-Мальдонадо, А. Вальдеррабано-Гонсалес, Ф. Бельтран-Карбахал, JM. Рамирес:

Арредондо, младший. Родригес-Родригес, “Повышающий преобразователь умножителя постоянного тока в постоянный с резонансным переключением”, Electric

Power Systems Research, Vol. 28, pp.83-90, 2015.

[19] JE. Вальдес-Ресендис, А. Клаудио-Санчес, JC. Росас-Каро, Г.В. Герреро-Рамирес, JC. Mayo-Maldonado,

A. Tapia-Hernández, “Резонансный конденсаторный умножитель напряжения с возможностью перемежения”, Electric

Power Systems Research, Vol.30, pp.365-72, 2016.

[20] С. Забихи, Ф. Заре, Г. Ледвич, А. Гош и З. Забихи, «Новый высоковольтный преобразователь на основе CDVM

с низким энергопотреблением. твердотельные переключатели и настроенный резонансный контур, разработанный для импульсных источников питания »,

3rd Power Electronics and Drive Systems Technology (PEDSTC), pp. 454-460, 2012.

[21] М. Резанеджад, А. Шейхолеслами, Дж. Адаби, «Высоковольтный импульсный источник питания для генерации широких импульсов

в сочетании с узкими импульсами», IEEE Trans.Plasma Sci., Vol.42, No. 7, pp.1894-901, 2014.

Цепи преобразователя постоянного напряжения | Журнал Nuts & Volts

ВВЕДЕНИЕ

Во многих современных электронных схемах с батарейным питанием требуется источник постоянного тока, который имеет либо большее значение напряжения, чем напряжение основной батареи, либо имеет обратную полярность; Схема, которая питается от шестивольтовой батареи, может, например, включать в себя каскад с одним операционным усилителем, которому требуются линии питания +12 В и -6 В. В таких случаях требуемые напряжения могут генерироваться через одну или несколько специальных схем преобразователя постоянного напряжения.

Большинство электронных преобразователей напряжения постоянного тока работают по тому или иному из четырех основных способов и используют генератор с питанием от постоянного тока для управления либо простой схемой «умножитель напряжения» на основе диода-конденсатора, либо сетью повышающего трансформатора и выпрямителя, либо «летающей». конденсаторный преобразователь напряжения или диодно-управляемый зарядный насос, который вырабатывает желаемое конечное выходное постоянное напряжение или напряжения.

В этой статье объясняются принципы работы и приводятся практические примеры каждого из этих четырех основных типов схем.

ЦЕПИ МНОЖИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
Обычные типы схем преобразователя напряжения постоянного тока с «умножителями напряжения» основаны на простой двухсекционной диодно-конденсаторной выпрямительной сети, которая была первоначально разработана еще в 1930-х годах для использования в дорогостоящих цепях переменного тока -Приложения преобразования напряжения постоянного тока, которые до сих пор широко используются.

Чтобы понять основную работу и терминологию этой схемы (которая иногда может сбивать с толку), необходимо начать с рассмотрения простой схемы преобразования мощности переменного тока в постоянный, а именно:

Самая простая схема преобразования мощности переменного тока в постоянный – это основной тип однополупериодного выпрямления, показанный на рисунке 1 , на котором изображена схема, в которой используется трансформатор со значением вторичного напряжения 250 В (среднеквадратичное значение).

РИСУНОК 1. Основные детали простого блока питания постоянного тока с однополупериодным выпрямлением на 250 В.

Здесь напряжение переменного тока, приложенное к входу выпрямителя D1, попеременно колеблется выше и ниже значения 0 В, повышаясь до положительного значения V _{пиковое значение} (Vpk) + 353 В в положительном полупериоде и снижаясь до отрицательного значения V. _пик значение -353В в отрицательном полупериоде.

D1 смещен в прямом направлении в течение каждого положительного полупериода и, таким образом, заряжает конденсатор C1 до пикового значения (без учета прямого падения напряжения D1) + 353 В, но смещается в обратном направлении в течение каждого отрицательного полупериода, что, таким образом, не имеет практического эффекта. на цепи.

Эта схема вырабатывает положительное выходное напряжение, но ее можно заставить генерировать отрицательное выходное напряжение, просто поменяв полярность D1 и C1 на обратную.

Действительно важно отметить в схеме полуволнового выпрямителя Рис.1 то, что D1 и C1 действуют вместе как детектор пикового напряжения, который заставляет схему выдавать выходной сигнал, равный положительному значению пика вторичного напряжения T1. .

То же самое основное действие происходит во всех обычных двухполупериодных выпрямительных схемах, которые также дают выходной сигнал, равный пиковому значению вторичного напряжения трансформатора.

В начале 1930-х инженеры нуждались в дешевом, надежном и безопасном способе генерации дорогостоящего маломощного постоянного напряжения из недорогих нелетальных трансформаторов, и для этого разработали простую двухсекционную схему «умножителя напряжения». работа. На рис. 2 показана такая схема, управляемая от вторичной обмотки трансформатора на 250 В.

РИСУНОК 2. Основные детали схемы умножителя напряжения с «удвоением напряжения» с приводом от трансформатора.

Здесь секция C1-D1 действует как диодный фиксатор, который при питании от нормального входа переменного тока, который колеблется симметрично относительно значения 0 В, создает выходной сигнал идентичной формы, но его пиковая отрицательная точка привязана к «Эталонное» значение 0 В, как показано на диаграмме.

Пиковое выходное значение этой формы волны равно размах (V _pp ) входного напряжения переменного тока и подается непосредственно на вход простой секции детектора пикового напряжения D2-C2, которая, таким образом, производит Выходное напряжение постоянного тока равно значению V _pp (а не пиковому значению) входного переменного напряжения.

Таким образом, эта схема дает вдвое большее выходное напряжение, чем обычная полуволновая или двухполупериодная схема выпрямителя, и поэтому известна как умножитель напряжения с «удвоением напряжения».

Схема может быть создана для генерации отрицательного (а не положительного) выходного напряжения путем простого изменения полярности C1-D1 и D2-C2.

Один очень важный момент, чтобы отметить о 2 схеме базовых Рисунка является то, что выходное напряжение фактически равно V _С. плюс общее «опорное» напряжение (V _реф ) из D1-C2, который в данном конкретном примере является 0V. Таким образом, если эта схема модифицируется так, что V _ref каким-то образом повышается до (скажем) + 1000 В, выход 706 В C2 будет добавлен к выходу V _ref , чтобы получить окончательное выходное напряжение 1706 В, и поэтому на.

Сердцем схемы , рис. 2, является фактическая сеть удвоителя напряжения C1-D1-D2-C2. Рисунок 3 (a) показывает обычную схему этой сети, а Рисунок 3 (b) показывает ее перерисовку как «стандартную» секцию умножителя напряжения с удвоением напряжения.

РИСУНОК 3. (a) Схема обычного удвоителя напряжения и (b) схема, перерисованная в «стандартной» форме.

Основной особенностью удвоителя напряжения является то, что несколько «удвоителей» можно легко соединить между собой для получения различных значений умножения напряжения, и такие схемы лучше всего рисовать с использованием стандартного представления , рис. 3 (b), .

На рис. 4 , например, показаны три из этих «удвоителей» каскадов, соединенных между собой для создания секвенсора напряжения, при котором конечное выходное напряжение в шесть раз превышает пиковое значение исходного входного напряжения 250 В (действующее значение).

РИСУНОК 4. Три «удвоителя» соединены между собой, чтобы обеспечить умножение напряжения в 6 раз.

Здесь каждая секция удвоителя генерирует отдельный выход (через свой конденсатор C2, C4 или C6) 706 В, но выход первого удвоителя действует как точка V _ref второго удвоителя, а выход второго удвоителя действует как точка V _ref третьего удвоителя, в результате чего три отдельных выходных напряжения складываются вместе, давая окончательный выход постоянного тока + 2118 В от входа 250 В переменного тока.

Обратите внимание на схему , рис. 4, , что входной конденсатор каждой секции питается непосредственно от входного переменного напряжения и требует абсолютного минимального номинального напряжения, равного выходному напряжению этой секции относительно земли, например, для C5 требуется минимальный номинал. 2118В.

В середине 1930-х годов была разработана модифицированная версия умножителя напряжения для преодоления этого препятствия. Известный как умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона, он использует стандартные каскады удвоения напряжения, соединенные между собой так, как показано на , рис. 5, .

РИСУНОК 5. Эта трехступенчатая схема Кокрофта-Уолтона дает умножение напряжения в 6 раз.

Эта схема аналогична схеме , рис. 4 , за исключением того, что на вход каждого удвоителя (кроме первого) подается напряжение от «фиксированной» точки переменного напряжения предыдущего удвоителя.

Следовательно, требование «минимального номинального напряжения» каждого компонента, используемого в каждой ступени удвоения, равно размаху исходного входного напряжения переменного тока.

Недостатком умножителя напряжения Кокрофта-Уолтона является то, что его выходной импеданс довольно высок (он пропорционален сумме импедансов различных входных конденсаторов), и поэтому он может обеспечивать только небольшие выходные токи.

На практике этот тип умножителя напряжения был первоначально разработан просто для генерации очень высокого (примерно до 30 кВ) напряжения ускорителя на конечном аноде электронно-лучевых трубок, что требует очень небольшого тока возбуждения.

Обратите внимание, что 10-ступенчатая схема этого типа – когда она приводится в действие входом 500 В переменного тока – генерирует выход постоянного тока более 14 кВ, но компоненты, используемые на каждой ступени, имеют минимальные требования к номинальному напряжению менее 1,5 кВ.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
Напряжение постоянного тока можно легко преобразовать в одно из более высоких значений или обратной полярности, используя источник постоянного тока для питания автономного генератора прямоугольных импульсов от 1 кГц до 30 кГц, выход которого подается на умножитель напряжения одного из уже описаны основные типы, которые, таким образом, обеспечивают желаемое «преобразованное» выходное напряжение постоянного тока. На рисунке 6 показана практическая демонстрационная схема этого типа.

РИСУНОК 6. Базовая демонстрационная схема «удвоителя напряжения».

В схеме , рис. 6, используется «таймер» типа 555 (который может обеспечивать довольно высокие выходные токи) в качестве автономного генератора прямоугольных импульсов, который работает на частоте около 3 кГц (определяется значениями R1-R2-C2), и непосредственно управляет каскадом «удвоителя» C3-D1-D2-C4, который (в идеале) производит выход постоянного тока, равный размаху выходного сигнала прямоугольной формы, который (в идеале) равен значению Vcc.

На практике величина размаха прямоугольной волны немного меньше Vcc, и «удвоитель» теряет еще 1,2 В при падении напряжения в D1 и D2, в результате чего фактический выход (при очень небольшой нагрузке) примерно на 1,6 В меньше, чем Vcc, например, 8,4 В при питании 10 В. Схема может использовать любой источник питания в диапазоне от 5 до 15 В.

Рисунок 7 показывает гораздо более полезную версию базовой схемы Рисунок 6 «удвоитель напряжения».

РИСУНОК 7. Схема удвоения постоянного напряжения.

В этой версии «удвоитель» C3-D1-D2-C4 подключен к положительной (а не 0 В) линии питания, и его выходное напряжение, таким образом, добавляется к выходному напряжению линии питания, что дает выходное напряжение постоянного тока. (при небольшой нагрузке) почти в два раза больше Vcc.

На практике схема прототипа дает выходной сигнал почти 19 В при использовании источника питания 10 В.

Рисунок 8 показывает схему Рисунок 7 , модифицированную для использования с каскадной парой «удвоителей» каскадов, в конфигурации, которая известна (поскольку она генерирует выход постоянного тока в четыре раза больше, чем базовое пиковое входное напряжение переменного тока) как учетверитель напряжения.’

РИСУНОК 8. Каскадная схема «удвоителя напряжения».

Здесь выход нового каскада «удвоителя» C5-D3-D4-C6 (который на пару вольт меньше Vcc) добавляется к выходному сигналу базовой схемы (рис. 7) , что дает выходное напряжение постоянного тока. (при небольшой нагрузке) почти в три раза больше Vcc.

На практике схема прототипа дает выходной сигнал 27 В при использовании источника питания 10 В.

На рисунке 9 показан особенно полезный тип схемы умножителя напряжения, которая генерирует отрицательное выходное напряжение, которое (в идеале) почти равно по амплитуде, но противоположно полярности полярности линии питания ИС, таким образом обеспечивая выход с раздельным питанием от несимметричный вход.

РИСУНОК 9. Генератор отрицательного напряжения постоянного тока.

Схема аналогична схеме , рис. 6 , но имеет обратную полярность «удвоителя» D1-D2-C4, так что его выходное напряжение является отрицательным по отношению к линии 0 В.

На практике схема прототипа дает выходной сигнал -8,4 В при использовании источника питания 10 В. (Примечание: два из этих «удвоителей» каскадных соединений дают выходное напряжение -17,5 В при использовании источника питания 10 В. )

ЦЕПЬ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ГЕНЕРАТОРА

Метод «умножителя напряжения» для создания повышенных значений выходного напряжения постоянного тока обычно рентабелен только тогда, когда требуются коэффициенты умножения менее шести.

В случаях, когда требуются очень большие коэффициенты повышения (например, когда сотни вольт должны генерироваться через источник питания от 6 до 12 В), часто лучше использовать выход низковольтного генератора или генератора прямоугольных импульсов. для управления повышающим трансформатором напряжения, который затем обеспечивает необходимое высокое напряжение (в форме переменного тока) на его вторичной (выходной) обмотке; это переменное напряжение может быть легко преобразовано обратно в постоянное через простую сеть выпрямитель-фильтр. На рисунке 10 показана практическая схема маломощного генератора высокого напряжения этого типа.

РИСУНОК 10. Преобразователь постоянного тока от 9 до 300 В.

Схема Рис. 10 действует как преобразователь постоянного тока в постоянный, который генерирует выходное напряжение 300 В постоянного тока от источника питания 9 В постоянного тока.

Здесь Q1 и связанная с ним схема действуют как LC-генератор Хартли, с низковольтной первичной обмоткой сетевого трансформатора T1 от 9В-0-9В до 250В (или трансформатора с аналогичным соотношением витков), образующей ‘L’ часть. генератора, который настраивается через C2.

Напряжение питания повышается примерно до 350 В пикового значения на вторичной обмотке T1, выпрямляется полуволной и сглаживается через D1-C3. Без постоянной нагрузки на C3 конденсатор может служить мощным, но нелетальным «поясом».

При постоянной нагрузке на выходе выход падает примерно до 300 В при токе нагрузки в несколько миллиампер.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА «ЛЕТУЩИЙ КОНДЕНСАТОР»

Одним из очень эффективных способов получения хорошего преобразования низкого напряжения в отрицательное является использование так называемого метода «летающего конденсатора», который используется в популярной специальной микросхеме преобразователя напряжения ICL7660 (и ее SI7660, LMC7660 и т. Д.)., эквиваленты) и несколькими аналогичными устройствами.

ICL7660 размещен в корпусе DIL с восемью выводами, как показано на рис. 11 (a) , и предназначен для питания от несимметричного источника постоянного тока, который подключается между контактами 8 (V +) и 3 (GND или 0 В), и для генерации отрицательного выходного сигнала равного значения на выводе 5 (-Vout), т. Е. При питании от источника питания + 5 В он генерирует выход -5 В на выводе 5, таким образом удваивая напряжение питания (т. Е. 10 В ) доступен между контактами 8 и 5.

РИСУНОК 11. (a) Схема и обозначения контактов и (b) упрощенная базовая схема использования ИС преобразователя напряжения ICL7660.

Таким образом, ИС можно использовать как генератор отрицательного напряжения или как удвоитель напряжения.

ICL7660 может использоваться с любым источником питания от + 1,5 В до 10 В постоянного тока, потребляет типичный ток покоя 170 мкА при 10 В и имеет типичную эффективность преобразования напряжения + ve в отрицательное значение 99,9%, когда его вывод 5 не нагружен.

Когда выход ИС загружен, он действует (при 10 В) как источник напряжения с выходным сопротивлением около 70R и может обеспечивать максимальные выходные токи около 40 мА; выходной импеданс обратно пропорционален напряжению питания и обычно составляет около 330R при 2.5В.

ICL7660 использует метод преобразования напряжения «летающего конденсатора», который показан на , рис. 11 (b), . В ИС находится КМОП-генератор прямоугольных импульсов, который работает на базовой частоте около 10 кГц и имеет симметричный выход половинной частоты (доступный на выводе 2), который многократно переключает встроенный двухполюсный переключатель КМОП S1, который подключен к «летающий» внешний конденсатор С1.

Действие схемы таково, что при переключении S1 на высокий уровень C1 подключается непосредственно между землей и линиями V + (как показано на схеме) и, таким образом, заряжается до полного положительного значения напряжения питания.

Однако в следующем тактовом цикле S1 переключается на низкий уровень, и при этом условии C1 подключен – с обратной полярностью – непосредственно через внешний выходной конденсатор C2, таким образом генерируя выходное напряжение V- на C2. Эта последовательность переключения повторяется непрерывно на половине частоты тактового генератора.

Обратите внимание, что, поскольку ICL7660 использует CMOS, а не биполярные полупроводниковые переключатели в своей схеме «преобразования», IC работает с очень высокой эффективностью преобразования.

ICL7660 – простое в использовании устройство, но ни одна из его клемм никогда не должна быть подключена к напряжению выше V + или ниже GND (0 В).

Если ИС должна использоваться с источниками питания в диапазоне от 1,5 В до 3,5 В, вывод 6 «LV» (который управляет внутренним регулятором напряжения) должен быть заземлен; при значениях напряжения питания более 3,5 В контакт 6 должен оставаться разомкнутым. При значениях напряжения питания более 6,5 В защитный диод должен быть подключен последовательно с выходным контактом 5.

Схемы из Рисунки 12 с по 20 показывают выбор практических конструкций, в которых применяются эти правила.

ЦЕПИ ICL7660

Основное применение ICL7660 – это простой генератор отрицательного напряжения или удвоитель напряжения. На рисунках 12 с по 14 показаны три простые схемы этого типа; в каждом случае C1 – «летающий» конденсатор, а C2 – сглаживающий / накопительный конденсатор, и каждый имеет значение 10 мкФ.

Преобразователь напряжения Figure 12 предназначен для использования с источниками питания от 1,5 В до 3,5 В и требует использования только двух внешних компонентов.

РИСУНОК 12. Генератор отрицательного напряжения постоянного тока или удвоитель напряжения с питанием от 1,5 до 3,5 В.

Схема Рис. 13 Схема аналогична, но предназначена для использования с источниками питания в диапазоне от 3,5 В до 6,5 В и поэтому имеет заземленный контакт 6.

РИСУНОК 13. Генератор отрицательного напряжения постоянного тока или удвоитель напряжения с питанием от 3,5 до 6,5 В.

Наконец, схема Figure 14 предназначена для использования с источниками питания в диапазоне 6.5–10 В, и, следовательно, диод D1 подключен последовательно с выходным контактом 5, чтобы защитить его от чрезмерного обратного смещения от C2 при отключении источников питания.

РИСУНОК 14. Генератор отрицательного напряжения постоянного тока или удвоитель напряжения с питанием от 6,5 до 10 В.

Наличие этого диода снижает доступное выходное напряжение на Vdf, прямое падение напряжения на диоде; чтобы это падение напряжения не превышало минимальных значений, D1 должен быть германиевым или шоттки.

Полезной особенностью ICL7660 является то, что количество этих микросхем (до 10) можно каскадировать, чтобы получить коэффициенты преобразования напряжения больше единицы. Таким образом, если три каскада соединены каскадом, они дают конечное отрицательное выходное напряжение -3 В постоянного тока и т. Д. На рисунке 15 показаны соединения для каскадного включения двух из этих каскадов; любые дополнительные каскады должны быть подключены так же, как правая ИС на этой схеме.

РИСУНОК 15. Каскадные ИС для повышенного отрицательного выходного напряжения.

Уже отмечалось, что одиночная микросхема ICL7660 может использоваться в качестве высокоэффективного удвоителя напряжения, который может, например, генерировать выход 10 В с центральным отводом при питании от несимметричного входа 5 В.

На рисунке 16 показано, как две из этих микросхем могут быть подключены каскадом для генерации выходного сигнала 12 В с центральным отводом, когда схема питается от несимметричного источника 3 В (например, от двух последовательно соединенных ячеек 1,5 В).

РИСУНОК 16. Каскадные ИС, обеспечивающие выходное напряжение 12 В с центральным отводом от источника питания 3 В.

Здесь IC1 используется как основной удвоитель напряжения, питаемый от источника 3 В, подключенного между контактами 3 и 8, а его выход 6 В (между контактами 5 и 8) используется для питания IC2 через контакты 3 и 8, а также IC2. таким образом генерирует выход (между контактами 5 и 8) 12 В при очень небольшой нагрузке. Этот выход 12 В имеет импеданс источника около 500R и падает примерно на 0,5 В при увеличении тока нагрузки на мА (большая часть этого падения напряжения отражается от выхода -ve IC1, который работает при уровне тока, в два раза превышающем Выход IC2, как описано ниже).

Важно отметить, что ток источника питания (батареи), потребляемый любой схемой умножителя напряжения, неизбежно по крайней мере в n раз больше, чем выходной ток под нагрузкой схемы, где n – значение “умножителя” схемы. Таким образом, если удвоитель напряжения питается от источника питания 5 В и генерирует выходной сигнал 10 В x 10 мА (= 100 мВт), из этого следует, что ток питания должен быть не менее 20 мА (= 100 мВт / 5 В).

Выходной импеданс схемы также пропорционален значению n .

В некоторых приложениях пользователь может захотеть уменьшить частоту генератора ICL7660 IC; один из способов сделать это – подключить конденсатор Cx между контактами 7 и 8, как на , рис. 17, ; На фиг. 18 показана взаимосвязь между значениями Cx и частоты; таким образом, значение Cx, равное 100 пФ, снижает частоту в 10 раз, с 10 кГц до 1 кГц; Чтобы компенсировать это снижение частоты 10: 1 и сохранить эффективность схемы, значения C1 и C2 должны быть увеличены в аналогичном коэффициенте (примерно до 100 мкФ каждое).

РИСУНОК 17. Метод понижения частоты генератора.

РИСУНОК 18. График Cx в зависимости от частоты генератора.

Другой способ уменьшить частоту генератора – использовать вывод 7 для перегрузки генератора через внешние часы, как показано на , рис. 19, .

РИСУНОК 19. Внешняя синхронизация ICL7660.

Тактовый сигнал должен подаваться на контакт 7 через резистор 1K0 (R1) и должен полностью переключаться между двумя значениями шины питания; на схеме затвор CMOS подключен как инвертирующий буферный каскад, чтобы обеспечить такое переключение.

ЦЕПИ НАСОСА С ДИОДНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

До сих пор в этой статье были описаны три из четырех наиболее широко используемых типов схем преобразования постоянного напряжения.

Четвертый тип преобразователя иногда называют схемой «диодно-управляемой накачки заряда», и Рисунок 20 показывает пример одного из этих «насосов», используемых вместе с ICL7660 IC для создания преобразователя, дающего положительный ток. выходное напряжение почти вдвое превышает исходное значение напряжения питания.

РИСУНОК 20. Удвоитель напряжения с диодной накачкой.

Насос состоит из D1-C1-D2-C2 и приводится в действие прямоугольным выходом с низким импедансом на выводе 2 ИС. Действие схемы очень простое, а именно:

Когда вывод 2 на выходе ICL7660 переключается на низкий уровень, он подключает нижний конец C1 к линии 0 В, поэтому C1 заряжается почти до полного значения Vcc через диод D1 с прямым смещением. Когда выход вывода 2 снова переключается на высокий уровень, он подтягивает нижний конец C1 до Vcc, таким образом увеличивая верхний конец C1 до почти удвоенного значения Vcc, таким образом, смещая D1 в обратном направлении и D2 в прямом направлении, и заставляя C1 перейти в сбросить свой избыточный заряд в C2, который, таким образом, заряжается почти вдвое по сравнению с значением Vcc.

Этот процесс повторяется непрерывно, при этом C1 автоматически заменяет любые токи заряда, которые отводятся от C2 внешней схемой нагрузки. На практике диоды D1 и D2 уменьшают доступное выходное напряжение на величину, равную их совокупному прямому падению напряжения, поэтому в идеале они должны быть германиевыми с низкими потерями или диодами Шоттки.

Этот тип схемы «подкачки заряда» намного более мощный, чем обычная схема конденсаторно-диодного удвоителя напряжения, и может легко обеспечивать выходной ток в 10 миллиампер.

Наконец, чтобы завершить этот взгляд на схемы преобразователя напряжения постоянного тока, Рисунки 21, – 23, показывают три полезных варианта базовой схемы «накачки заряда».

Рисунок 21 показывает, как схема накачки заряда Рисунок 20 может быть объединена со стандартной схемой генератора отрицательного напряжения ICL7660 из Рисунок 13 или 14 для создания комбинированного умножителя положительного напряжения и преобразователя отрицательного напряжения, который обеспечивает двойные шины выходного напряжения от несимметричного входного источника.

РИСУНОК 21. Комбинированный удвоитель напряжения + ve и преобразователь напряжения + ve.

На рисунке 22 показано, как два из двух диодно-управляемых насосов заряда типа , рисунок 20, могут быть включены в каскад для повышения напряжения, что дает положительное выходное напряжение, значение без нагрузки которого равно трехкратному напряжению Vcc за вычетом величина последовательно включенного диода падает. Обычно схема дает на выходе около 27 В при питании от источника 10 В.

РИСУНОК 22. Зарядный насос типа повышения напряжения.

Дополнительные каскады D3-C3-D4-C4 можно подключить каскадом, подключив нижний конец каждого нечетного конденсатора к выводу 2 ИС, а нижний конец каждого четного конденсатора – к линии 0 В; каждая новая ступень увеличивает доступное выходное напряжение на Vcc минус два падения напряжения на диодах.

Наконец, На рис. 23 показана схема генератора отрицательного напряжения с диодной накачкой заряда, в которой полярности диодов и конденсаторов просто меняются местами и привязаны к линии 0 В.

РИСУНОК 23. Генератор отрицательного напряжения с диодной накачкой заряда.

Эта схема (при использовании обычных кремниевых диодов) дает типичное выходное напряжение без нагрузки всего -8,8 В при питании от источника 10 В, но дает гораздо лучшее регулирование напряжения, чем обычная схема генератора отрицательного напряжения ICL7660. NV

Анализ

и разработка симметричного конденсаторного диодного умножителя напряжения, управляемого резонансным преобразователем LCL-T

1.

М. Вайнер, Анализ умножителей напряжения Кокрофта – Уолтона с произвольным числом ступеней. Rev. Sci. Instrum. 40 (2), 330–333 (1969)

Артикул Google ученый

2.

I.C. Кобугиас, Э.К. Татакис, Оптимальная конструкция полуволнового умножителя напряжения Кокрофта – Уолтона с различными емкостями на каскад, in Proceedings of IEEE Power Electronics and Motion Control Conference (2008), pp. 1274–1279

3.

J.S. Бруглер, Теоретические характеристики схем умножителей напряжения. IEEE J. Solid-State Circuits 6 (3), 132–135 (1971)

Статья Google ученый

4.

Л.М. Редондо, Схема умножителя постоянного напряжения, работающая как генератор высоковольтных импульсов. IEEE Trans. Plasma Sci. 38 (10), 2725–2729 (2010)

Артикул Google ученый

5.

C.M. Янг, М. Чен, С. Ага, К. Вы, Однофазный-одноступенчатый матричный преобразователь переменного тока в постоянный с высоким повышением на основе умножителя напряжения Кокрофта-Уолтона с PFC. IEEE Trans. Power Electron. 27 (12), 4894–4905 (2012)

Артикул Google ученый

6.

Ю.С. Чо, W.S. Сонг, Б. Чой, Разработка тандемного ускорителя протонов мощностью 1 МВ. Proc. Ускорение частиц. Конф. 4 , 2503–2505 (2001)

Google ученый

7.

Б. Аксельрод, Ю. Беркович, Умножитель напряжения Кокрофта – Уолтона в сочетании с повышающим преобразователем с переключаемой индуктивностью, в Труды Международной энергетической конференции IEEE (ENERGYCON) (2016), стр. 1-5

8.

DF Спенсер, Р. Арьяинеджад, Э. Ребер, Использование умножителя напряжения Кокрофта – Уолтона с небольшими фотоумножителями. IEEE Trans. Nucl. Sci. 49 (3), 1152–1155 (2002)

Артикул Google ученый

9.

A. Elserougi, A.M. Масуд, А. Ибрагим, С. Ахмед, Генератор импульсов высокого напряжения на основе преобразователей постоянного тока и конденсаторно-диодных умножителей напряжения для систем очистки воды. IEEE Trans. Dielectr. Избрать. Изоляция 22 (6), 3290–3298 (2015)

Артикул Google ученый

org/ScholarlyArticle”> 10.

К. Янг, С. Ву, М. Чен, С. Чен, Преобразователь однофазного переменного тока в высоковольтный постоянный ток с мягким переключением и диодно-конденсаторным умножителем напряжения.IET Power Electron. 7 (7), 1704–1713 (2014)

Артикул Google ученый

11.

Б. Аксельрод, Ю. Беркович, А. Шенкман, Г. Голан, Диодно-конденсаторные умножители напряжения в сочетании с повышающими преобразователями: топологии и характеристики. ИЭПП Пауэр Электрон. 5 (6), 873–884 (2012)

Артикул Google ученый

12.

Х. ван дер Брук, Анализ токового моста умножителя напряжения для высоковольтных приложений, в Proceedings of IEEE Power Electronics SPEC Conference (2002), pp.1919–1924

13.

Л. Малезани, Р. Пиован, Теоретические характеристики конденсаторного диодного умножителя напряжения, питаемого от источника тока. IEEE Trans. Power Electron. 8 (2), 147–155 (1993)

Артикул Google ученый

14.

Чинг.-Мин. Лай, Йи-Хунг. Ляо, Моделирование, анализ и проектирование чередующегося четырехфазного преобразователя с питанием от тока с новой топологией умножителя напряжения. IEEE Trans. Ind. Appl. 49 (1), 208–222 (2013)

Статья Google ученый

15.

L. Muller, J.W. Кимбалл, DC – DC преобразователь с высоким коэффициентом усиления на основе умножителя Кокрофта – Уолтона. IEEE Trans. Power Electron. 31 (9), 6405–6415 (2016)

Артикул Google ученый

16.

Д. Мальвия, М. Бораге, С. Тивари, А.К. Бхардвадж, Исследования по моделированию множителя Кокрофта – Уолтона с питанием от тока, в Proceedings of Indian Particle Accelerator Conference (2015), pp.366–369

17.

M. Borage, K.V. Нагеш, М. Бхатия, С. Тивари, Топологии преобразователей резонансного иммитанса. IEEE Trans. Ind. Electron. 58 (3), 971–978 (2011)

Статья Google ученый

18.

М.А. Раззак, С. Такамура, Ю. Уесуги, Н. Оно, Эффективный радиочастотный индукционный разряд при давлении, близком к атмосферному, с использованием топологии преобразования иммитанса. J. Plasma Fusion Res. 81 (3), 204–211 (2005)

Статья Google ученый

19.

Г.А. Covic, J.T. Мальчики, Индуктивная передача энергии. Proc. IEEE 101 (6), 1276–1289 (2013)

Статья Google ученый

20.

Q. Luo, S. Zhi, C.Z. Weiguo Lu, драйвер светодиода с динамическим регулированием напряжения высокочастотной синусоидальной шины для многопроволочных приложений. IEEE Trans. Power Electron. 29 (1), 491–500 (2014)

Артикул Google ученый

21.

М. Бораге, А. Сингх, С. Тивари, А.С. Такурта, Новый высокочастотный многофазный безрамочный высоковольтный источник питания постоянного тока, в Труды конференции по ускорителям частиц в Индии (2013)

22.

А.К. Ратор, Д. Патил, Д. Сринивасан, Неизолированный двунаправленный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный ток LCL с мягким переключением для накопления энергии в микросети постоянного тока. IEEE Trans. Ind. Appl. 52 (2), 1711–1722 (2016)

Google ученый

23.

М. Бораге, С. Тивари, С. Котайя, Анализ и проектирование резонансного преобразователя LCL-T в качестве источника постоянного тока. IEEE Trans. Ind. Electron. 52 (6), 1547–1554 (2005)

Артикул Google ученый

24.

М. Бораге, С. Тивари, С. Котайя, Резонансный преобразователь LCL-T с фиксирующими диодами: новый источник питания постоянного тока с внутренним ограничением постоянного напряжения. IEEE Trans. Ind. Electron. 54 (2), 741–746 (2007)

Статья Google ученый

% PDF-1.4 % 1 0 obj > / Метаданные 2 0 R / Страницы 3 0 R / StructTreeRoot 4 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 5 0 obj > эндобдж 2 0 obj > транслировать 2011-01-17T12: 33: 38-05: 002011-01-17T12: 27: 31-05: 002011-01-17T12: 33: 38-05: 00application / pdfuuid: 8446fde4-fd43-44d5-a9ed-17c297adc76buuid: f48a751a-2c0b-4518-a5d6-369c13e4e652 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > / CM10> / CM100> / CM101> / CM102> / CM103> / CM104> / CM105> / CM106> / CM107> / CM108> / CM109> / CM11> / CM110> / CM111> / CM112> / CM113> / CM114> / CM115> / CM116> / CM117> / CM118> / CM119> / CM12> / CM120> / CM121> / CM122> / CM123> / CM124> / CM125> / CM126> / CM127> / CM128> / CM129> / CM13> / CM130> / CM131> / CM132> / CM133> / CM134> / CM135> / CM136> / CM137> / CM138> / CM139> / CM14> / CM140> / CM141> / CM142> / CM143> / CM144> / CM145> / CM146> / CM147> / CM148> / CM149> / CM15> / CM150> / CM151> / CM152> / CM153> / CM154> / CM16> / CM17> / CM18> / CM19> / CM2> / CM20> / CM21> / CM22> / CM23> / CM24> / CM25> / CM26> / CM27> / CM28> / CM29> / CM3> / CM30> / CM31> / CM32> / CM33> / CM34> / CM35> / CM36> / CM37> / CM38> / CM39> / CM4> / CM40> / CM41> / CM42> / CM43> / CM44> / CM45> / CM46> / CM47> / CM48> / CM49> / CM5> / CM50> / CM51> / CM52> / CM53> / CM54> / CM55> / CM56> / CM57> / CM58> / CM59> / CM6> / CM60> / CM61> / CM62> / CM63> / CM65> / CM66> / CM67> / CM68> / CM69> / CM7> / CM70> / CM71> / CM72> / CM73> / CM74> / CM75> / CM76> / CM78> / CM79> / CM8> / CM80> / CM81> / CM82> / CM83> / CM84> / CM85> / CM86> / CM87> / CM88> / CM89> / CM9> / CM90> / CM91> / CM92> / CM93> / CM94> / CM95> / CM96> / CM97> / CM98> / CM99> >> эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 0 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 17 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 1 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 18 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 4 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 19 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 5 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 20 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 6 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 21 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 7 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 22 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 8 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 23 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 9 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 24 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 10 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 25 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 11 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 26 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 12 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 27 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 13 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 28 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 14 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 29 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 15 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 30 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 16 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 31 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 17 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 32 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 18 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 33 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 19 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 34 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 20 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 35 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 21 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 36 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 32 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 37 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 54 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 38 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 55 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 39 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 56 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 40 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 57 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 41 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 58 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 42 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 59 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 43 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 60 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 44 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 61 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 45 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 69 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 46 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 70 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 47 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 71 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 48 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 72 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 49 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 73 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 50 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 74 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 51 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 75 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 52 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 124 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 53 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 139 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 54 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 140 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 55 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 147 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 56 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 148 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 57 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 149 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 58 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 150 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 59 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 151 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 60 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 152 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 61 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 154 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 62 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 155 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 63 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 156 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 64 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 157 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 65 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 158 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 66 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 159 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 67 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 160 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 68 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 161 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 69 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 162 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 70 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 163 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 71 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 164 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 72 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 165 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 73 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 166 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 74 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 167 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 75 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 168 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 76 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 169 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 77 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 170 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 78 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 171 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 79 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 172 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 80 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 173 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 81 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 174 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 82 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 175 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 83 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 176 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 84 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 177 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 85 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 178 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 86 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject> >> / Повернуть 0 / StructParents 179 / Вкладки / S / Тип / Страница >> эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект > эндобдж 90 0 объект > эндобдж 91 0 объект > эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект > эндобдж 94 0 объект > эндобдж 95 0 объект > эндобдж 96 0 объект > эндобдж 97 0 объект > эндобдж 98 0 объект > эндобдж 99 0 объект > эндобдж 100 0 объект > эндобдж 101 0 объект > эндобдж 102 0 объект > эндобдж 103 0 объект > эндобдж 104 0 объект > эндобдж 105 0 объект > эндобдж 106 0 объект > эндобдж 107 0 объект > эндобдж 108 0 объект > эндобдж 109 0 объект > эндобдж 110 0 объект > эндобдж 111 0 объект > эндобдж 112 0 объект > эндобдж 113 0 объект > эндобдж 114 0 объект > эндобдж 115 0 объект > эндобдж 116 0 объект > эндобдж 117 0 объект > эндобдж 118 0 объект > эндобдж 119 0 объект > эндобдж 120 0 объект > эндобдж 121 0 объект > эндобдж 122 0 объект > эндобдж 123 0 объект > эндобдж 124 0 объект > эндобдж 125 0 объект > эндобдж 126 0 объект > эндобдж 127 0 объект > эндобдж 128 0 объект > эндобдж 129 0 объект > эндобдж 130 0 объект > эндобдж 131 0 объект > эндобдж 132 0 объект > эндобдж 133 0 объект > эндобдж 134 0 объект > эндобдж 135 0 объект > эндобдж 136 0 объект > эндобдж 137 0 объект > эндобдж 138 0 объект > эндобдж 139 0 объект > эндобдж 140 0 объект > эндобдж 141 0 объект > эндобдж 142 0 объект > эндобдж 143 0 объект > эндобдж 144 0 объект > эндобдж 145 0 объект > эндобдж 146 0 объект > эндобдж 147 0 объект > эндобдж 148 0 объект > эндобдж 149 0 объект > эндобдж 150 0 объект > эндобдж 151 0 объект > эндобдж 152 0 объект > эндобдж 153 0 объект > эндобдж 154 0 объект > эндобдж 155 0 объект > эндобдж 156 0 объект > эндобдж 157 0 объект > эндобдж 158 0 объект > эндобдж 159 0 объект > эндобдж 160 0 объект > эндобдж 161 0 объект > эндобдж 162 0 объект > эндобдж 163 0 объект > эндобдж 164 0 объект > эндобдж 165 0 объект > эндобдж 166 0 объект > эндобдж 167 0 объект > эндобдж 168 0 объект > эндобдж 169 0 объект > эндобдж 170 0 объект > эндобдж 171 0 объект > эндобдж 172 0 объект > эндобдж 173 0 объект > эндобдж 174 0 объект > эндобдж 175 0 объект > эндобдж 176 0 объект > эндобдж 177 0 объект > эндобдж 178 0 объект > эндобдж 179 0 объект > эндобдж 180 0 объект > эндобдж 181 0 объект > эндобдж 182 0 объект > эндобдж 183 0 объект > эндобдж 184 0 объект > эндобдж 185 0 объект > эндобдж 186 0 объект > эндобдж 187 0 объект > эндобдж 188 0 объект > эндобдж 189 0 объект > эндобдж 190 0 объект > эндобдж 191 0 объект > эндобдж 192 0 объект > эндобдж 193 0 объект > эндобдж 194 0 объект > эндобдж 195 0 объект > эндобдж 196 0 объект > эндобдж 197 0 объект > эндобдж 198 0 объект > эндобдж 199 0 объект > эндобдж 200 0 объект > эндобдж 201 0 объект > эндобдж 202 0 объект > эндобдж 203 0 объект > эндобдж 204 0 объект > эндобдж 205 0 объект > эндобдж 206 0 объект > эндобдж 207 0 объект > эндобдж 208 0 объект > эндобдж 209 0 объект > эндобдж 210 0 объект > эндобдж 211 0 объект > эндобдж 212 0 объект > эндобдж 213 0 объект > эндобдж 214 0 объект > эндобдж 215 0 объект > эндобдж 216 0 объект > эндобдж 217 0 объект > эндобдж 218 0 объект > эндобдж 219 0 объект > эндобдж 220 0 объект > эндобдж 221 0 объект > эндобдж 222 0 объект > эндобдж 223 0 объект > эндобдж 224 0 объект > эндобдж 225 0 объект > эндобдж 226 0 объект > эндобдж 227 0 объект > эндобдж 228 0 объект > эндобдж 229 0 объект > эндобдж 230 0 объект > эндобдж 231 0 объект > эндобдж 232 0 объект > эндобдж 233 0 объект > эндобдж 234 0 объект > эндобдж 235 0 объект > эндобдж 236 0 объект > эндобдж 237 0 объект > эндобдж 238 0 объект > эндобдж 239 0 объект > эндобдж 240 0 объект > эндобдж 241 0 объект > эндобдж 242 0 объект > эндобдж 243 0 объект > эндобдж 244 0 объект > эндобдж 245 0 объект > эндобдж 246 0 объект > эндобдж 247 0 объект > эндобдж 248 0 объект > эндобдж 249 0 объект > эндобдж 250 0 объект > эндобдж 251 0 объект > эндобдж 252 0 объект > эндобдж 253 0 объект > эндобдж 254 0 объект > эндобдж 255 0 объект > эндобдж 256 0 объект > эндобдж 257 0 объект > эндобдж 258 0 объект > эндобдж 259 0 объект > эндобдж 260 0 объект > эндобдж 261 0 объект > эндобдж 262 0 объект > эндобдж 263 0 объект > эндобдж 264 0 объект > эндобдж 265 0 объект > эндобдж 266 0 объект > эндобдж 267 0 объект > эндобдж 268 0 объект > эндобдж 269 ​​0 объект > эндобдж 270 0 объект > эндобдж 271 0 объект > эндобдж 272 0 объект > эндобдж 273 0 объект > эндобдж 274 0 объект > эндобдж 275 0 объект > эндобдж 276 0 объект > эндобдж 277 0 объект > эндобдж 278 0 объект > эндобдж 279 0 объект > эндобдж 280 0 объект > эндобдж 281 0 объект > эндобдж 282 0 объект > эндобдж 283 0 объект > эндобдж 284 0 объект > эндобдж 285 0 объект > эндобдж 286 0 объект > эндобдж 287 0 объект > эндобдж 288 0 объект > эндобдж 289 0 объект > эндобдж 290 0 объект > эндобдж 291 0 объект > эндобдж 292 0 объект > эндобдж 293 0 объект > эндобдж 294 0 объект > эндобдж 295 0 объект > эндобдж 296 0 объект > эндобдж 297 0 объект > эндобдж 298 0 объект > эндобдж 299 0 объект > эндобдж 300 0 объект > эндобдж 301 0 объект > эндобдж 302 0 объект > эндобдж 303 0 объект > эндобдж 304 0 объект > эндобдж 305 0 объект > эндобдж 306 0 объект > эндобдж 307 0 объект > эндобдж 308 0 объект > эндобдж 309 0 объект > эндобдж 310 0 объект > эндобдж 311 0 объект > эндобдж 312 0 объект > эндобдж 313 0 объект > эндобдж 314 0 объект > эндобдж 315 0 объект > эндобдж 316 0 объект > эндобдж 317 0 объект > эндобдж 318 0 объект > эндобдж 319 0 объект > эндобдж 320 0 объект > эндобдж 321 0 объект > эндобдж 322 0 объект > эндобдж 323 0 объект > эндобдж 324 0 объект > эндобдж 325 0 объект > эндобдж 326 0 объект > эндобдж 327 0 объект > эндобдж 328 0 объект > эндобдж 329 0 объект > эндобдж 330 0 объект > эндобдж 331 0 объект > эндобдж 332 0 объект > эндобдж 333 0 объект > эндобдж 334 0 объект > эндобдж 335 0 объект > эндобдж 336 0 объект > эндобдж 337 0 объект > эндобдж 338 0 объект > эндобдж 339 0 объект > эндобдж 340 0 объект > эндобдж 341 0 объект > эндобдж 342 0 объект > эндобдж 343 0 объект > эндобдж 344 0 объект > эндобдж 345 0 объект > эндобдж 346 0 объект > эндобдж 347 0 объект > эндобдж 348 0 объект > транслировать х +

.