Выпрямитель с удвоением напряжения схема: Выпрямители с умножением напряжения

Выпрямители с умножением напряжения

СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ С УМНОЖЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ
ВЫПРЯМЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
НАКАПЛИВАЮЩИЕ ЁМКОСТИ
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

ВВЕДЕНИЕ

Среди различных схем выпрямляющих устройств особую труппу составляют схемы, в которых посредством соответствующего включения выпрямительных элементов .и конденсаторов осуществляется не только выпрямление, но одновременно и умножение выпрямленного напряжения.

Преимущество таких схем заключается в возможности построения высоковольтных бестрансформаторных выпрямителей и выпрямителей с трансформаторами, только для питания цепей накала кенотронов. Отсутствие в силовом трансформаторе повышающей обмотки значительно облегчает его изготовление и повышает эксплуатационные качества выпрямителя. К недостаткам этих схем относятся сравнительно сильная зависимость выпрямленного напряжения от тока в нагрузке и относительная трудность получения больших мощностей.

Схемы выпрямителей с умножением напряжения получили наиболее широкое распространение в рентгенотехнических установках.

В радиотехнической практике они используются в основном для питания маломощной аппаратуры, потребляющей ток не более 50-70 мА при напряжении около 200 в. Однако и здесь область их применения можно значительно расширить, построив, например, по схеме с утроением или учетверением напряжения достаточно мощные бестрансформаторные выпрямители. Подобные выпрямители при напряжении сети переменного тока 110, 127 или 220 в позволяют получить постоянное напряжение 300- 400 в при токе до 100-150 мА, что обеспечивает питание анодных цепей приёмников, усилителей низкой частоты средней мощности.

Особенностью работы выпрямителей с умножением напряжения является использование свойств конденсаторов накапливать и в течение некоторого времени сохранять электрическую энергию. При работе выпрямителя от обычной сети 50-периодного переменного тока время, в течение которого конденсатор должен сохранять заряд, не превышает 0,02 сек. Чем больше ёмкость (входящих в схему конденсаторов, тем большее количество электрической энергии они сохраняют и тем выше при одной и той же .

нагрузке получается выпрямленное напряжение. Поэтому в таких выпрямителях удобнее всего применять электролитические конденсаторы, которые, имея небольшие размеры, обладаю! значительной ёмкостью.

Ниже описывается ряд практических схем выпрямителей с умножением напряжения, причём для большинства из них приводятся нагрузочные характеристики, снятые при различных ёмкостях накопительных конденсаторов. Такие характеристики позволяют достаточно полно судить о возможных областях применения той или иной схемы, а также по заданным выпрямленному току, выпрямленному напряжению и напряжению питающей сети выбрать схему выпрямителя и определить основные данные его деталей.

СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ С УМНОЖЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

Схемы с удвоением напряжения. Схемы выпрямителей с удвоением напряжения, получившие наиболее широкое распространение в радиолюбительской практике, приведены на фиг. 1.

Фиг. 1. Принципиальные схемы выпрямителей с удвоением напряжения.
а – схема двухполупериодного выпрямителя; б – схема однополупериодного выпрямителя.

Для того чтобы можно было достаточно полно сравнить и оценить достоинства и недостатки обеих схем, на фиг. 2 приведены их нагрузочные характеристики. Характеристики были сняты при различных ёмкостях конденсаторов С1 и С2. В выпрямителях использовались селеновые столбики В1 и В2, собранные каждый из 13 шайб диаметром 45 мм. Напряжение питающей сети поддерживалось равным 120 в. Для ограничения пускового тока, который из-за ёмкостного характера нагрузки может достигать значительных величин, последовательно в цепь питания включалось сопротивление R, равное 20 Ом. Благодаря этому создавались более благоприятные условия для работы выпрямителей.

Фиг. 2. Нагрузочные характеристики выпрямителей с удвоением напряжения (сняты при напряжении питающей электросети, равном 120 в).
а – характеристики двухполупериодного выпрямителя; б – характеристики однополупериодного выпрямителя.

Сравнивая нагрузочные характеристики обоих выпрямителей, снятые при одних и тех (же значениях ёмкости конденсаторов С1 и С2, можно заметить, что для схемы двухполупериодного выпрямления они лежат заметно выше, чем для схемы однополупериодного. Следовательно, выпрямленное напряжение на нагрузке при одинаковом токе получается большим для первой схемы (фиг. 1, а), чем для второй (фиг. 1, б).

Приведённые характеристики позволяют также судить о реальных рабочих напряжениях, при которых работают конденсаторы схемы.

Благодаря тому, что частота пульсации при двухполупериодном выпрямлении получается в два раза большей, чем при однополупериодном, для первой схемы (фиг. 1, а) значительно облегчается дальнейшая фильтрация выпрямленного напряжения, и кроме того, коэффициент пульсации показывающий, какую часть выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя составляет амплитуда переменной составляющей этого напряжения) для одинаковой нагрузки и одинаковых значений ёмкости конденсаторов С1 и С2 получается несколько меньшим. Так, например, при сопротивлении нагрузки 2000 Ом и ёмкости конденсаторов С1 и С2 по 48 мкФ коэффициент пульсаций для первой схемы составлял 6,5 %, а для второй – 7,6% (несмотря на то, что в первой схеме суммарная ёмкость на выходе выпрямителя в два раза меньше, чем во второй).

Следует также отметить, что рабочие напряжения на конденсаторах в первой схеме одинаковы и равны половине выпрямленного напряжения, т. е. не превышают 150 в (если только выпрямитель не работает без нагрузки), тогда как во второй схеме под таким напряжением работает только конденсатор С1 а конденсатор С2 находится под полным выпрямленным напряжением и, следовательно, должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее чем 300 в.

При работе выпрямителей с удвоением напряжения без нагрузки, т. е. вхолостую, выпрямленное напряжение примерно равно удвоенному амплитудному значению напряжения питающей сети, и следовательно, может превысить 350 в (если эффективное напряжение сети равно 127 в). Такое повышение напряжения может привести к пробою конденсаторов, селеновых шайб или изоляции между нитью накала и катодом в кенотронах. Поэтому, если по техническим условиям выпрямитель должен работать без нагрузки или на очень высокоомную нагрузку, то детали, применяемые в нём, должны быть рассчитаны на соответствующее рабочее напряжение.

Последнее условие относится также и к схемам, приводимым в последующих разделах брошюры.

Некоторым преимуществом однополупериодной схемы является возможность весьма простого переключения её на питание от сети с напряжением 220 в. Чтобы произвести такое переключение, нужно соединить последовательно выпрямительные элементы В1 и В2 и закоротить конденсатор С1. В этом случае выпрямитель будет работать по схеме однополупериодного выпрямления без удвоения напряжения. Нагрузочные характеристики выпрямителя при этом почти не изменятся.

Область применения описанных выше схем выпрямителей – питание 4…5 ламповых приёмников (имеющих выходную мощность не более 2-3 Вт), маломощных усилителей низкой частоты и малоламповой измерительной аппаратуры.

Во всех этих случаях в качестве выпрямительного элемента удобнее всего использовать кенотрон 30Ц6С, нить накала которого соединяется последовательно с нитями накала других ламп аппарата. Выпрямитель с этим кенотроном и конденсаторами С1 и С2 ёмкостью по 20-40 мкф даёт напряжение 200-220 в при токе около 70 мА.

Применяя вместо кенотрона 30Ц6С селеновые столбики, собранные из шайб диаметром 35 или 45 мм, и конденсаторы большей ёмкости, можно несколько увеличить выпрямленное напряжение и получить ток вдвое (для шайб диаметром 35 мм) и втрое (для шайб диаметром 45 мм) больший. Выпрямители в этом случае могут питать более мощные приёмники (до 4 вт выходной мощности), усилители низкой частоты, малоламповые телевизоры и т. п.

Фиг. 3. Принципиальная схема выпрямителя с утроением напряжения.

Фиг. 4. Нагрузочные характеристики выпрямителя с утроением напряжения (сняты при напряжении питающей электросети, равном 120 в).

Схема с утроением напряжения. Схема выпрямителя с утроением напряжения приведена на фиг. 3. Она представляет собой комбинацию двух схем однополупериодных выпрямителей: схемы с удвоением напряжения и схемы без умножения. К питающей сети обе схемы подключаются параллельно, а их выходы (выпрямленные напряжения) соединяются между собой последовательно.

Таким образом, напряжение на выходе выпрямителя, равное сумме выпрямленных напряжений (удвоенному напряжению сети на конденсаторе С2 и одинарному – на конденсаторе С3), оказывается равным, примерно, утроенному напряжению сети.

Нагрузочные характеристики, выпрямителя, приведённые на фиг. 4, показывают, что при токе около 200 мА такой выпрямитель может отдавать напряжение свыше 300 в. Характеристики снимались при сопротивлении R = 10 Ом с выпрямителя, в котором (в качестве выпрямительных элементов В1, В2 и В3 использовались одинаковые селеновые столбики, собранные каждый в 13 шайб диаметром 45 мм.

Напряжение питающей сети поддерживалось равным 120 в, а ёмкости конденсаторов С1, С2 и С3 менялись в пределах от 32 до 100 мкф.

Характер пульсации выпрямленного напряжения этой схемы при равных значениях ёмкости всех трёх конденсаторов такой же, как и в схеме двухполупериодного выпрямления, а коэффициент пульсации при нагрузке выпрямителя сопротивлением 2000 ом и ёмкости конденсаторов по 50 мкф – порядка 7%. Рабочие напряжения на конденсаторах С1 и С3 не превышают 150 в, а на конденсаторе С2 – 300 в.

Следует иметь в виду, что в схеме с утроением напряжения при отсутствии нагрузки и напряжении питающей сети 120-127 в выпрямленное напряжение превышает 500 в.

Приведённые выше данные показывают, что выпрямитель с утроением напряжения может получить ещё более широкое применение, чем с удвоением. Вопрос о выборе выпрямительных элементов для такого выпрямителя будет рассмотрен ниже.

Схемы с учетверением напряжения. Схема выпрямителя с учетверением напряжения может быть двух видов: симметричной и несимметричной.

Симметричная схема, изображённая на фиг. 5, представляет собой комбинацию двух схем однополупериодных выпрямителей с удвоением, работающих в разные полупериоды напряжения питающей сети. Работа этой схемы происходит следующим образом- Во время полупериода одного знака заряжаются конденсаторы С1 и С4, причём напряжение на конденсаторе С1 достигает, примерно, одинарного, а на конденсаторе С4 – удвоенного эффективного значения напряжения питающей сети (конденсатор С4 заряжается, используя уже имеющийся заряд на конденсаторе С2). Во время полупериода противоположного знака таким же образом заряжаются конденсаторы С2 и С3. Выпрямленное напряжение снимается с соответствующих полюсов конденсаторов С3 и С4, соединённых между собою последовательно. Таким образом, оно удваивается вторично.

Фиг. 5. Симметричная схема выпрямителя с учетверением напряжения.

Напряжение, до которого заряжаются конденсаторы С1 и С2, оказывается тем большим, чем больше нагрузочное сопротивление или, иначе говоря, меньше отдаваемая выпрямителем мощность. Максимального значения зарядное напряжение достигает в случае отключения от выпрямителя нагрузки, становясь равным амплитудному значению напряжения сети (в 1,41 раза больше эффективного значения) на конденсаторах С1 и С2 и удвоенному амплитудному значению (в 2,82 раза больше эффективного значения) – на конденсаторах С3 и С4.

Фиг. 6. Нагрузочные характеристики выпрямителя с учетверением напряжения (сняты при напряжении питающей сети, равном 120 в).

Для того чтобы можно было быстро определить требуемые ёмкости конденсаторов C1, С2, С3 и С4, на фиг. 6 приведены нагрузочные характеристики, снятые с выпрямителя при различных значениях этих ёмкостей (во всех случаях С1 = С2 и С3 = С4). Приведённые характеристики показывают, что уже при конденсаторах С1 и С2 ёмкостью по 60 мкф и С3 и С4 – по 16 мкф напряжение на выходе выпрямителя при токе 150 мА достигает 400 в.

Конденсаторы С1 и С2 должны быть рассчитаны на рабочее напряжение не меньшее чем 150 в, а С3 и С4 – не меньшее чем 250 в.

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения в случае нагрузки выпрямителя сопротивлением 3000 Ом оказывается равным, примерно, 6%, а форма напряжения на нагрузке та же, что и при двухполупериодном выпрямлении.

Следует иметь в ввиду, что в симметричных схемах выпрямителей с умножением напряжения шасси находится под сравнительно высоким потенциалом относительно земли и питающего источника.

Фиг. 7. Несимметричная схема выпрямителя с учетверением напряжения.

Несимметричная схема выпрямителя с учетверением напряжения показана на фиг. 7. Работает она по несколько иному принципу, чем предыдущая. Здесь в полупериод соответствующего знака через выпрямительный элемент В1 и сопротивление R, примерно до напряжения сети, заряжается конденсатор С1. В следующий полупериод через выпрямительный элемент В2 и сопротивление R, используя заряд на конденсаторе С1, примерно до двойного напряжения сети, заряжается конденсатор С3. До такого же напряжения заряжается в последующий полупериод конденсатор С2 через выпрямительный элемент В3. В это же время вновь заряжается конденсатор С1. Затем заряд конденсатора С2 через выпрямительный элемент В4 заряжает конденсатор С4. Выпрямленное напряжение снимается с последовательно соединённых конденсаторов С3 и С4. Вся схема работает по принципу однополупериодного выпрямления.

Фиг. 8. Нагрузочные характеристики несимметричного учетверяющего выпрямителя (сняты при напряжении питающей сети, равном 120 в).

Снятые с выпрямителя нагрузочные характеристики (фиг. 8) имеют значительный наклон. Это показывает на невозможность использования таких схем для радиотехнических аппаратов повышенной мощности. Рабочее напряжение распределяется на конденсаторах весьма своеобразно, причём характер распределения зависит от величины нагрузки. В табл. 1 приведены рабочие напряжения на конденсаторах при двух различных нагрузках и без нагрузки.

Таблица 1

Конденсаторы на схеме фиг. 7	Ёмкость, мкф	Рабочее напряжение при нагрузке 2000 Ом, в	Рабочее напряжение при нагрузке 7500 Ом, в	Напряжение без нагрузки, в
C1	60	100	125	170
С2	48	125	220	340
С3	48	175	240	340
С4	48	100	105	340

Примечание. Напряжение питающей сети 120 в.

Такое неравномерное распределение напряжения сопровождается весьма неравномерной формой пульсации, и поэтому коэффициент пульсации на выходе выпрямителя составляет при сопротивлении нагрузки 5000 Ом около 10%, а при сопротивлении нагрузки 1700 Ом повышается до 23%. Вследствие этого несимметричную схему выпрямителя с учетверением напряжения можно использовать только при больших сопротивлениях нагрузки или, иначе говоря, при малых потребляемых токах.

Выпрямители, собранные по симметричной схеме с учетверением, в которых применяются селеновые выпрямительные элементы, могут широко использоваться для питания различных радиотехнических устройств, требующих достаточно высоких напряжений при токах 150-200 мА.

Схемы с многократным умножением напряжения. Принцип выпрямления с учетверением напряжения, изложенный выше, действителен для любой чётной кратности умножения. Для каждого последующего увеличения выпрямленного напряжения на удвоенное напряжение сети схему выпрямителя нужно дополнить лишь двумя выпрямительными элементами и двумя конденсаторами, как показано на фиг. 9.

Схема, приведённая на фиг. 9, хорошо работает только при весьма малом потребляемом токе, но зато может давать очень высокое выпрямленное напряжение. Её удобно применять в телевизорах для питания анода кинескопа и т. д. В качестве выпрямительных элементов здесь могут быть использованы селеновые шайбы самого малого диаметра, собранные в столбики с таким расчётом, чтобы допустимое обратное напряжение было равным двойной амплитуде напряжения, даваемого источником переменного напряжения. На такое же рабочее напряжение должны быть рассчитаны и все конденсаторы схемы, кроме (конденсатора С1 находящегося под одинарным амплитудным напряжением источника. Так как схема рассчитывается на малые рабочие токи,

Фиг. 9. Несимметричная схема выпрямителя с многократным умножением напряжения.

ёмкости конденсаторов могут быть небольшими, в пределах от 0,25 до 0,5 мкФ. Из-за большого сопротивления нагрузки коэффициент пульсации на выходе выпрямителя получается незначительным даже при таких малых значениях ёмкости конденсаторов. Полное напряжение, даваемое выпрямителем, подсчитывается для ненагруженного выпрямителя путём умножения амплитуды переменного напряжения на число пар элементов схемы. За одну пару элементов принимаются конденсатор и выпрямительный элемент.

На фиг. 10 показана симметричная схема многократного умножения напряжения, имеющая по сравнению со схемой

Фиг. 10. Симметричная схема выпрямителя с многократным умножением напряжения.

фиг. 9 те же преимущества, что и симметричная схема с учетверением напряжения по сравнению с несимметричной. Эту схему можно рекомендовать для выпрямителей, питающих выходные ступени любительских коротковолновых передатчиков и устройств, требующих высоких напряжений и сравнительно больших токов. При этом, конечно, должны быть соответственно подобраны выпрямительные элементы и конденсаторы выпрямителя.

Для приведённых выше схем выпрямителей характер нагрузочных характеристик определяется ёмкостями применяемых конденсаторов. Чем больше эти ёмкости, тем меньший наклон имеет характеристика, и следовательно, большим получается напряжение на данной нагрузке.

Для случая работы выпрямителя без нагрузки существуют определённые минимальные значения ёмкостей конденсаторов, при занижении которых схемы с умножением напряжения перестают работать. В тех случаях, когда от выпрямителя необходимо получить ток в несколько десятков или сотен, миллиампер, конденсаторы следует брать возможно большей ёмкости. Это способствует также и улучшению фильтрации выпрямленного напряжения. Кроме того, подбором ёмкостей конденсаторов можно эффективно устанавливать нужное по режиму питания анодное напряжение.

В промышленных и любительских телевизорах для питания анодов кинескопов нашла применение схема с умножением напряжения, изображённая на фиг. 11. Эта схема отличается от приведённых ранее наличием дополнительных сопротивлений и ёмкостей. Работает она следующим образом. Во время положительного полупериода питающего напряжения через выпрямительный элемент В1 заряжается до амплитудного значения напряжения конденсатор C1, а во время отрицательного – через сопротивление R1 конденсатор С2.

Фиг. 11. Схема умножения напряжения с сопротивлениями.

В последующий положительный полупериод напряжение на конденсаторе С2 складывается с питающим напряжением, и этот конденсатор разряжается через выпрямительный элемент В2 на последовательно соединённые конденсаторы С1 и С3, с концов которых полученное удвоенное выпрямленное напряжение и подводится к нагрузке. Наращивая в схеме звенья так, как показано пунктиром на фиг. 11, можно получить умножение напряжения любой кратности.

Преимущества такой схемы заключаются в облегчении условий работы выпрямительных элементов и ёмкостей, так как обратное напряжение на каждом выпрямительном элементе не превышает двойного, а на каждом конденсаторе – одинарного амплитудного напряжения, подводим ото к выпрямителю. Сопротивления R1, R2 и т. д. позволяют в случае использования селеновых столбиков иметь значительный разброс их обратных сопротивлений.

Рассмотренная схема пригодна только для работы выпрямителя при большом сопротивлении нагрузки. Конденсаторы могут иметь ёмкость порядка 500…1000 нФ, а сопротивления около 2…4 мОм. В качестве выпрямительных элементов могут применяться соответствующие селеновые столбики или кенотроны, однако для питания нитей накала последних на силовом трансформаторе необходимо иметь отдельные хорошо изолированные обмотки.

Продолжение. ВЫПРЯМЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

BACK MAIN PAGE

Выпрямители и умножители винтажные | paseka24.

ru

Винтажные выпрямители. Классические схемы. Среди различных выпрямляющих устройств особую группу составляют схемы, в которых посредством соответствующего включения диодов и конденсаторов выполняют не только выпрямление, но одновременно и умножение выпрямленного напряжения. Достоинство таких схем заключается в возможности построения высоковольтных бестрансформаторных выпрямителей и выпрямителей с трансформаторами, только для питания цепей накала кенотронов. Отсутствие в силовом трансформаторе повышающей обмотки значительно облегчает его изготовление и повышает эксплуатационные качества выпрямителя. К недостаткам этих схем относятся зависимость выпрямленного напряжения от тока в нагрузке и трудность получения повышенных мощностей. В далёкие-далёкие времена запросто применяли прямое включение умножителей в бытовую распределительную сеть, совсем без разделительного трансформатора. Это расценивали как существенное достоинство с точки зрения экономии меди. Суровые были времена, враги окружали страну и притесняли население. Поэтому задачи обеспечения техники безопасности для этого самого населения практически не рассматривались. Никакой гальванической развязки с сетью и повышенными потенциалами, приходящими с подстанции не предусматривали. Схемы прямого бестрансформаторного включения были во многом ловушками для радиослушателей, ибо телевизоров тогда было маловато. Если и долбанёт кого, то это не страшно. Даже если убьёт одного-двух, то это всё равно меньше, чем погибало от рук супостатов.

Схемы выпрямителей с умножением напряжения получили широкое распространение в рентгенотехнических установках. В радиотехнической практике их применяли в основном для питания маломощной аппаратуры, потребляющей ток не более 50-70 мА при напряжении около 200 в. Однако область их применения можно значительно расширить, построив, например, по схеме с утроением или учетверением напряжения достаточно мощные бестрансформаторные выпрямители. Подобные выпрямители при напряжении сети переменного тока 110, 127 или 220В позволяют получить постоянное напряжение 300-400 вольт при токе до 100-150 мА, что обеспечивает питание анодных цепей усилителей низкой частоты средней мощности.

Особенностью работы выпрямителей с умножением напряжения является использование свойств конденсаторов накапливать и в течение некоторого времени сохранять электрическую энергию. При работе выпрямителя от обычной сети 50-периодного переменного тока время, в течение которого конденсатор должен сохранять заряд, не превышает 0,02 сек. Чем больше ёмкость (входящих в схему конденсаторов, тем большее количество электрической энергии они сохраняют и тем выше при одной и той же нагрузке получается выпрямленное напряжение. Поэтому в таких выпрямителях удобнее всего применять электролитические конденсаторы, которые, имея небольшие размеры, обладают значительной ёмкостью. Ниже описан ряд практических схем выпрямителей с умножением напряжения. Для большинства из них показаны нагрузочные характеристики, при различных ёмкостях накопительных конденсаторов. Характеристики позволяют судить о возможных областях применения схемы. По заданным: выпрямленному току, выпрямленному напряжению и напряжению питающей сети можно выбрать схему выпрямителя и определить номиналы деталей. Вначале следует глянуть топологию схем с удвоением напряжения. Схемы удвоителей, получившие наиболее широкое распространение в радиолюбительской практике, приведены на рисунках 1 и 2 ниже.

Схема двухполупериодного выпрямителя 1, схема однополупериодного выпрямителя 2. Для того чтобы можно было сравнить и оценить достоинства и недостатки обеих схем, в исследовании получены их нагрузочные характеристики, для различных значений ёмкости конденсаторов С1 и С2. В выпрямителях использованы селеновые столбы В1 и В2, собранные каждый из 13 шайб диаметром 45 мм. Сейчас это супер-редкость, а такую схемную реализацию можно отнести скорее к жёсткому винтажу, пожалуй, даже с претензией на элитарность. Напряжение питающей сети в ходе измерения следует поддерживать неизменным, на уровне 127В (220В). Для ограничения пускового тока, который из-за ёмкостного характера нагрузки может достигать значительных величин, последовательно в цепь питания включают сопротивление R, равное 20 Ом. Нагрузочные характеристики показаны ниже, слева – двухполупериодного выпрямителя; справа – характеристики однополупериодного выпрямителя. Сравнивая кривые обоих выпрямителей, при одних и тех же значениях ёмкости конденсаторов С1 и С2, можно заметить, что для схемы двухполупериодного выпрямления они расположены заметно выше, чем для схемы однополупериодного. Следовательно, выпрямленное напряжение на нагрузке при одинаковом токе получается большим для первой схемы (рисунок 1), чем для второй (рисунок 2). Картинки позволяют также судить о реальных напряжениях, при которых работают электролиты в схеме.

Специфика умножителя в том, что частота пульсации при двухполупериодном выпрямлении получается в два раза большей, чем при однополупериодном, для первой схемы значительно облегчается дальнейшая фильтрация выпрямленного напряжения, и кроме того, коэффициент пульсации показывающий, какую часть выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя составляет амплитуда переменной составляющей этого напряжения, для одинаковой нагрузки и одинаковых значений ёмкости конденсаторов С1 и С2 получается несколько меньшим. Так, например, при сопротивлении нагрузки 2000 Ом и ёмкости конденсаторов С1 и С2 по 48 мкФ коэффициент пульсаций для первой схемы составлял 6,5 %, а для второй – 7,6%. Это несмотря на то, что в первой схеме суммарная ёмкость на выходе выпрямителя в два раза меньше, чем во второй.

Следует отметить, что рабочие напряжения на конденсаторах в первой схеме одинаковы и равны половине выпрямленного напряжения, т.е. не превышают 150 вольт, тогда как во второй схеме под таким напряжением работает только конденсатор С1 а конденсатор С2 находится под полным выпрямленным напряжением и, следовательно, должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 300 вольт. Крайне существенным для всех схем умножения является постоянный нагруженный режим выпрямителя, иначе напряжение повышается чрезмерно. При работе выпрямителей с удвоением напряжения без нагрузки, выпрямленное напряжение примерно равно удвоенному амплитудному значению напряжения питающей сети, и следовательно, может превысить 350 в (если эффективное напряжение сети равно 127 в). Такое повышение напряжения может привести к пробою конденсаторов, диодов или изоляции между нитью накала и катодом в кенотронах. Поэтому, если по техническим условиям выпрямитель должен работать без нагрузки или на очень высокоомную нагрузку, то детали, применяемые в нём, должны быть рассчитаны на повышенное рабочее напряжение. Если в рассмотренных схемах применит разделительный трансформатор с соответствующей высоковольтной обмоткой, то все зависимости можно сохранить. Однако с учётом внутреннего сопротивления медной обмотки появится дополнительная просадка напряжения, и кривые окажутся расположенными ниже, вольт на 20-30. Координаты их можно определить несколько точнее, если понимать мощность потерь в обмотке и разделить её на ток, отбираемый от выпрямителя. В задаче поддержания винтажного статуса, обеспечения подлинной кошерности изделия и тотальной борьбы за чистоту рядов в качестве выпрямительного элемента удобно использовать кенотрон 30Ц6С, нить накала которого соединяется последовательно с нитями накала других ламп аппарата. Выпрямитель с этим кенотроном и конденсаторами С1 и С2 ёмкостью по 20-40 мкФ даёт напряжение 200-220 в при токе около 70 мА. Применяя вместо кенотрона 30Ц6С селеновые столбики, собранные из шайб диаметром 35 или 45 мм, и конденсаторы большей ёмкости, можно несколько увеличить выпрямленное напряжение и получить ток вдвое (для шайб диаметром 35 мм) и втрое (для шайб диаметром 45 мм) больший. Выпрямители в этом случае могут питать более мощные приёмники (до 4 вт выходной мощности), усилители низкой частоты, малоламповые телевизоры и т. п.

Схема с утроением напряжения. Принципиальная схема выпрямителя с утроением напряжения и нагрузочные характеристики выпрямителя с утроением напряжения показаны на рис.5 при напряжении питающей электросети, равном 127 в.

Она представляет собой комбинацию двух схем однополупериодных выпрямителей: схемы с удвоением напряжения и схемы без умножения. К питающей сети обе схемы подключаются параллельно, а их выходы (выпрямленные напряжения) соединяются между собой последовательно. Таким образом, напряжение на выходе выпрямителя, равное сумме выпрямленных напряжений (удвоенному напряжению сети на конденсаторе С2 и одинарному – на конденсаторе С3), оказывается равным, примерно, утроенному напряжению сети.

Нагрузочные характеристики, выпрямителя, приведённые на рисунке 5, показывают, что при токе около 200 мА такой выпрямитель может отдавать напряжение свыше 300 в. Напряжение питающей сети поддерживалось равным 120 в, а ёмкости конденсаторов С1, С2 и С3 менялись в пределах от 32 до 100 мкф. Характер пульсации выпрямленного напряжения этой схемы при равных значениях ёмкости всех трёх конденсаторов такой же, как и в схеме двухполупериодного выпрямления, а коэффициент пульсации при нагрузке выпрямителя сопротивлением 2000 ом и ёмкости конденсаторов по 50 мкф – порядка 7%. Рабочие напряжения на конденсаторах С1 и С3 не превышают 150 в, а на конденсаторе С2 – 300 в. Следует иметь в виду, что в схеме с утроением напряжения при отсутствии нагрузки и напряжении питающей сети 120-127 в выпрямленное напряжение превышает 500 в.

Приведённые выше данные показывают, что выпрямитель с утроением напряжения может получить ещё более широкое применение, чем с удвоением. Вопрос о выборе выпрямительных элементов для такого выпрямителя будет рассмотрен ниже.

Схемы с учетверением напряжения. Схема выпрямителя с учетверением напряжения может быть двух видов: симметричной и несимметричной. Симметричная схема, изображённая на рисунке 6, представляет собой комбинацию двух схем однополупериодных выпрямителей с удвоением, работающих в разные полупериоды напряжения питающей сети. Работа этой схемы происходит следующим образом. Во время полупериода одного знака заряжаются конденсаторы С1 и С4, причём напряжение на конденсаторе С1 достигает, примерно, одинарного, а на конденсаторе С4 – удвоенного эффективного значения напряжения питающей сети (конденсатор С4 заряжается, используя уже имеющийся заряд на конденсаторе С2). Во время полупериода противоположного знака таким же образом заряжаются конденсаторы С2 и С3. Выпрямленное напряжение снимается с соответствующих полюсов конденсаторов С3 и С4, соединённых между собою последовательно. Таким образом, оно удваивается вторично. Симметричная схема выпрямителя с учетверением напряжения и нагрузочные характеристики выпрямителя с учетверением напряжения показаны на рис. 6 сняты при напряжении питающей сети, равном 120 в.

Напряжение, до которого заряжаются конденсаторы С1 и С2, оказывается тем большим, чем больше нагрузочное сопротивление или, иначе говоря, меньше отдаваемая выпрямителем мощность. Максимального значения зарядное напряжение достигает в случае отключения от выпрямителя нагрузки, становясь равным амплитудному значению напряжения сети (в 1,41 раза больше эффективного значения) на конденсаторах С1 и С2 и удвоенному амплитудному значению (в 2,82 раза больше эффективного значения) – на конденсаторах С3 и С4. Для того чтобы можно было быстро определить требуемые ёмкости конденсаторов C1, С2, С3 и С4, на рисунок 6 приведены нагрузочные характеристики, снятые с выпрямителя при различных значениях этих ёмкостей (во всех случаях С1 = С2 и С3 = С4). Приведённые характеристики показывают, что уже при конденсаторах С1 и С2 ёмкостью по 60 мкф и С3 и С4 – по 16 мкф напряжение на выходе выпрямителя при токе 150 мА достигает 400 в. Конденсаторы С1 и С2 должны быть рассчитаны на рабочее напряжение не меньшее чем 150 в, а С3 и С4 – не меньшее чем 250 в. Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения в случае нагрузки выпрямителя сопротивлением 3000 Ом оказывается равным, примерно, 6%, а форма напряжения на нагрузке та же, что и при двухполупериодном выпрямлении. Следует иметь в ввиду, что в симметричных схемах выпрямителей с умножением напряжения шасси находится под сравнительно высоким потенциалом относительно земли и питающего источника.

Несимметричная схема выпрямителя с учетверением напряжения и нагрузочные характеристики несимметричного учетверяющего выпрямителя  сняты при напряжении питающей сети, равном 120 в показаны на рисунок 7-8. Работает она по несколько иному принципу, чем предыдущая. Здесь в полупериод соответствующего знака через выпрямительный элемент В1 и сопротивление R, примерно до напряжения сети, заряжается конденсатор С1. В следующий полупериод через выпрямительный элемент В2 и сопротивление R, используя заряд на конденсаторе С1, примерно до двойного напряжения сети, заряжается конденсатор С3. До такого же напряжения заряжается в последующий полупериод конденсатор С2 через выпрямительный элемент В3. В это же время вновь заряжается конденсатор С1. Затем заряд конденсатора С2 через выпрямительный элемент В4 заряжает конденсатор С4. Выпрямленное напряжение снимается с последовательно соединённых конденсаторов С3 и С4. Вся схема работает по принципу однополупериодного выпрямления. Снятые с выпрямителя нагрузочные характеристики (рисунок 8) имеют значительный наклон. Это показывает на невозможность использования таких схем для радиотехнических аппаратов повышенной мощности. Рабочее напряжение распределяется на конденсаторах весьма своеобразно, причём характер распределения зависит от величины нагрузки. В таблице ниже приведены рабочие напряжения на конденсаторах при двух различных нагрузках и без нагрузки при напряжении питающей сети 120 в.

Такое неравномерное распределение напряжения сопровождается весьма неравномерной формой пульсации, и поэтому коэффициент пульсации на выходе выпрямителя составляет при сопротивлении нагрузки 5000 Ом около 10%, а при сопротивлении нагрузки 1700 Ом повышается до 23%. Вследствие этого несимметричную схему выпрямителя с учетверением напряжения можно использовать только при больших сопротивлениях нагрузки или, иначе говоря, при малых потребляемых токах. Выпрямители, собранные по симметричной схеме с учетверением, в которых применяются селеновые выпрямительные элементы, могут широко использоваться для питания различных радиотехнических устройств, требующих достаточно высоких напряжений при токах 150-200 мА.

Схемы с многократным умножением напряжения. Принцип выпрямления с учетверением напряжения, изложенный выше, действителен для любой чётной кратности умножения. Для каждого последующего увеличения выпрямленного напряжения на удвоенное напряжение сети схему выпрямителя нужно дополнить лишь двумя выпрямительными элементами и двумя конденсаторами, как показано на рисунке 9. Схема, приведённая на рисунке 9, хорошо работает только при весьма малом потребляемом токе, но зато может давать очень высокое выпрямленное напряжение. Её удобно применять в телевизорах для питания анода кинескопа и т. д. В качестве выпрямительных элементов здесь могут быть использованы селеновые шайбы самого малого диаметра, собранные в столбики с таким расчётом, чтобы допустимое обратное напряжение было равным двойной амплитуде напряжения, даваемого источником переменного напряжения. На такое же рабочее напряжение должны быть рассчитаны и все конденсаторы схемы, кроме (конденсатора С1 находящегося под одинарным амплитудным напряжением источника. Так как схема рассчитывается на малые рабочие токи. Несимметричная схема выпрямителя с многократным умножением напряжения и симметричная схема выпрямителя с многократным умножением напряжения показаны на рисунках 9-10.

Ёмкости конденсаторов могут быть небольшими, в пределах от 0,25 до 0,5 мкФ. Из-за большого сопротивления нагрузки коэффициент пульсации на выходе выпрямителя получается незначительным даже при таких малых значениях ёмкости конденсаторов. Полное напряжение, даваемое выпрямителем, подсчитывается для ненагруженного выпрямителя путём умножения амплитуды переменного напряжения на число пар элементов схемы. За одну пару элементов принимаются конденсатор и выпрямительный элемент. Симметричная схема умножения имеет те же преимущества, что и симм.схема с учетверением напряжения по сравнению с несимметричной. Эту схему можно рекомендовать для выпрямителей, питающих выходные ступени любительских коротковолновых передатчиков и устройств, требующих высоких напряжений и сравнительно больших токов. При этом, конечно, должны быть соответственно подобраны выпрямительные элементы и конденсаторы выпрямителя. Для приведённых выше схем выпрямителей характер нагрузочных характеристик определяется ёмкостями применяемых конденсаторов. Чем больше эти ёмкости, тем меньший наклон имеет характеристика, и следовательно, большим получается напряжение на данной нагрузке. Для случая работы выпрямителя без нагрузки существуют определённые минимальные значения ёмкостей конденсаторов, при занижении которых схемы с умножением напряжения перестают работать. В тех случаях, когда от выпрямителя необходимо получить ток в несколько десятков или сотен, миллиампер, конденсаторы следует брать возможно большей ёмкости. Это способствует также и улучшению фильтрации выпрямленного напряжения. Кроме того, подбором ёмкостей конденсаторов можно эффективно устанавливать нужное по режиму питания анодное напряжение.

В промышленных и любительских телевизорах для питания анодов кинескопов нашла применение схема с умножением напряжения, изображённая на рисунок 11. Эта схема отличается от приведённых ранее наличием дополнительных сопротивлений и ёмкостей. Работает она следующим образом. Во время положительного полупериода питающего напряжения через выпрямительный элемент В1 заряжается до амплитудного значения напряжения конденсатор C1, а во время отрицательного – через сопротивление R1 конденсатор С2. Схема умножения напряжения с сопротивлениями показана на рисунке 11.

В последующий положительный полупериод напряжение на конденсаторе С2 складывается с питающим напряжением, и этот конденсатор разряжается через выпрямительный элемент В2 на последовательно соединённые конденсаторы С1 и С3, с концов которых полученное удвоенное выпрямленное напряжение и подводится к нагрузке. Наращивая в схеме звенья так, как показано пунктиром на рисунок 11, можно получить умножение напряжения любой кратности. Преимущества такой схемы заключаются в облегчении условий работы выпрямительных элементов и ёмкостей, так как обратное напряжение на каждом выпрямительном элементе не превышает двойного, а на каждом конденсаторе – одинарного амплитудного напряжения, подводим ото к выпрямителю. Сопротивления R1, R2 и т.д. позволяют в случае использования селеновых столбиков иметь значительный разброс их обратных сопротивлений. Рассмотренная схема пригодна только для работы выпрямителя при большом сопротивлении нагрузки. Конденсаторы могут иметь ёмкость порядка 500…1000 нФ, а сопротивления около 2…4 мОм. В качестве выпрямительных элементов могут применяться соответствующие селеновые столбики или кенотроны, однако для питания нитей накала последних на силовом трансформаторе необходимо иметь отдельные хорошо изолированные обмотки.

Выпрямляющие элементы. Во всех описанных выше схемах в качестве выпрямляющих элементов можно использовать кенотроны или селеновые столбики.

Кенотроны. Для бестрансформаторных схем с удвоением напряжения выпускается специальный кенотрон типа 30Ц6С, имеющий два анода, два катода и надёжно изолированную от обоих катодов нить накала. Напряжение накала этого кенотрона 30 в, ток накала 0,3 А и максимальное напряжение, допустимое между катодом и нитью, 300 в. Максимально допустимая разность потенциалов между катодом и нитью накала для кенотронов, применяемых в схемах с умножением напряжения, а также и для других приёмно-усилительных ламп, цепи накала которых включаются последовательно, является одним из важнейших параметров. В схемах бестрансформаторного питания эта разность потенциалов может достигнуть значительного уровня и привести к пробою тонкого слоя керамики, изолирующего нить (подогреватель) от катода. В результате такого пробоя в кенотроне обычно перегорает нить накала и выходит из строя первый конденсатор фильтра (если он электролитический), так как он оказывается подключённым непосредственно к сети переменного тока. Не исключена при этом возможность и других повреждений. Поэтому при конструировании приёмника или другого устройств а с бестрансформаторным питанием необходимо подсчитывать для каждой лампы возникающее между её катодом и нитью накала максимальное (амплитудное) напряжение. Это особенно важно при использовании выпрямителей, собранных по схемам с умножением напряжения. Величины максимально допустимых напряжений между нитью накала и катодом некоторых кенотронов и приёмно-усилительных ламп приведены в таблице 2 ниже. Из кенотронов с изолированным от нити накала катодом, кроме упомянутого выше кенотрона 30Ц6С, в выпрямителях с умножением напряжения могут применяться кенотроны типа 30Ц1С (с одним анодом и одним катодом) и типа 6Ц5С (с двумя анодами и одним катодом). В отличие от кенотрона 30Ц6С последние являются одиночными выпрямительными элементами, и поэтому в каждую схему удвоения напряжения их нужно ставить по два.

Применение двух кенотронов 30Ц1С вместо одного кенотрона 30Ц6С удобно тем, что при этом в некоторых случаях отпадает необходимость в гасящем сопротивлении, включаемом обычно последовательно в цепь накала ламп. Так, например, цепь накала пяти- или шестилампового приёмника с выходной лампой 30П1С и двумя кенотронами 30Ц1С при соединении всех нитей ламп последовательно требует для их питания 115…120 в и может включаться прямо в сеть. Выпрямитель такого приёмника собирается по однополупериодной схеме с удвоением напряжения (рисунок 12), причём нити всех ламп должны быть соединены в порядке, указанном на этой схеме, так как иначе один из кенотронов 30Ц1С будет иметь напряжение между нитью накала и катодом, превышающее допустимое. Схема бестрансформаторного питания приёмника с использованием двух кенотронов типа 30Ц1С показана на рисунке 12.

Для схемы с удвоением напряжения иногда удобно использовать кенотроны типа 6Ц5С (6Х5С). От выпрямителя с двумя такими кенотронами, с соединёнными между собой в каждом из них анодами, можно получить ток до 140 мА при достаточно высоком выпрямленном напряжении. Так как кенотроны типа 6Ц5С рассчитаны на ток накала 0,6А (при 6,3 В), то с целью экономичности питания накал их лучше всего производить от понижающего трансформатора. При наличии понижающего трансформатора с тремя изолированными обмотками, из которых две рассчитаны для питания кенотронов, а третья – для питания приёмно-усилительных ламп, можно применять для схем удвоения любые кенотроны. Все приведённые выше соображения действительны также и для схем с утроением и учетверением напряжения.

Селеновые столбики.  Вследствие того, что в селеновых выпрямительных элементах с уменьшением плотности тока возрастает их сопротивление в прямом и обратном направлениях и уменьшается соотношение между ними (что приводит к ухудшению выпрямительных свойств), при малых токах необходимо применять шайбы с соответственно малой площадью. С повышением температуры сопротивление селеновых выпрямительных элементов падает (отрицательный коэффициент сопротивления), в связи с чем уменьшаются потери и повышается к.п.д. выпрямителя. При постройке выпрямителей с селеновыми элементами следует ещё учитывать их подверженность старению. С течением времени, особенно в процессе эксплуатации, сопротивление таких элементов в прямом направлении растёт, растут также потери в них и увеличивается их нагрев. По истечении 1000 – 2000 часов работы сопротивление выпрямительного элемента увеличивается настолько, что падение напряжения на нём возрастает на 20-25%, а в отдельных случаях и на 50%. Последующая эксплуатация вызывает лишь незначительное увеличение сопротивления, и нормальный срок службы выпрямительных шайб достигает 10000 – 20000 час. Повышение прямого сопротивления наблюдается также и в неработающих селеновых элементах, хранящихся при комнатной температуре. При работе в условиях низких температур мощность, отдаваемая селеновым выпрямителем, падает. Так, при температуре минус 40° С мощность, отдаваемая выпрямителем, падает на 25% относительно мощности, отдаваемой при температуре плюс 20° С. Чем выше температура выпрямительной шайбы, тем меньшая допускается плотность тока. Если, например, при температуре окружающего воздуха плюс 35° С допустимую плотность тока принять за номинальную, то при повышении температуры, например до плюс 70° С, плотность тока не должна быть выше 20% от номинальной. Кратковременная работа селеновых шайб при температурах до плюс 80-85° С не влечёт за собой немедленной их гибели, но длительная работа при таких температурах может вызвать усиленное старение, а в связи с этим – дальнейшее повышение температуры шайб и выход их из строя. Селеновые выпрямители хорошо выносят кратковременные перегрузки. Так, 15-кратная перегрузка в течение 3 сек., 8-кратная перегрузка в течение 10 сек. и 4-кратная перегрузка в течение 50 сек., повторяемые многократно с часовым перерывом для охлаждения, никаких изменений в шайбах не вызывают. Даже случайный пробой селеновой шайбы не всегда ведёт к её гибели, так как расплавленный селен, имеющий высокое удельное сопротивление, изолирует пробитое место. Однако, если при этом успеет расплавиться также и верхний электрод, изготовляемый из легкоплавкого сплава, то может произойти короткое замыкание шайбы, что приведёт её в негодность. В случае выхода из строя селеновых столбиков, а также при применении столбиков, бывших в употреблении, когда необходима их переборка, нужно просмотреть исправность верхних электродов всех шайб и проверить их годность по отсутствию короткого замыкания и наличию выпрямляющего действия. Проверка производится в цепи постоянного тока, в которой определяется прямой и обратный ток через шайбу (более подробно это описывается ниже).Минимальное количество шайб в столбиках каждого звена схемы умножения, рассчитанной на работу от электросети 127 составляет 13 шт., а при напряжений сети 220 в – 22 шт. Увеличение их числа на 15-25% допустимо и даже желательно в случае, когда применяются шайбы, б/у.

Накапливающие ёмкости. Наряду с выпрямительными элементами, другими основными частями всех выпрямителей с умножением напряжения являются конденсаторы, накапливающие электрические заряды и позволяющие их суммировать. Поэтому для обеспечения нормальных условий работы применяемых конденсаторов важно знать особенности их работы в различных цепях схемы. Как известно, электролитические конденсаторы, получившие в выпрямителях с умножением напряжения преимущественное применение, могут работать только в цепях постоянного или пульсирующего тока (если пульсации не превышают определённых, для каждого типа конденсаторов значений). Действующее рабочее напряжение на конденсаторе складывается из постоянного напряжения и амплитуды напряжения пульсаций. В древние времена выпускали несколько типов электролитических конденсаторов с различными рабочими напряжениями (от 8 до 500 в) и ёмкостями (от 2 до 5000 мкФ). Наибольшее распространение в массовой радиовещательной аппаратуре и радиолюбительской практике получили конденсаторы типов КЭ-1, КЭ-2 и КЭ-3. По допуску рабочей ёмкости эти конденсаторы относятся к деталям V класса; отклонение их действительной ёмкости от указанною на этикетке может колебаться в пределах от +50% до -20%. По допуску рабочих температур они делятся на две группы: морозостойкие (группа М) с интервалом рабочих температур от -40 до +60° С и особо морозостойкие (группа ОМ) с интервалом рабочих температур от -60° до +60°. Последняя группа широкого распространения не получила. Ёмкость электролитических конденсаторов сильно зависит от температуры. Так, например, при понижении температуры до -40° С ёмкость конденсаторов уменьшается примерно на 50%, а при повышении температуры до +60° С – возрастает примерно на 30% по сравнению с ёмкостью при температуре 15-20° С. Номинальный ток утечки у электролитических конденсаторов оказывается тем большим, чем больше их ёмкости и выше рабочее напряжение. У конденсаторов ёмкостью 10-30 мкф при напряжении 300-500 в ток утечки составляет обычно 1-2 мА, а у конденсаторов большей ёмкости (2000 мкф и больше) он достигает 10 мА и даже больше. Особо морозостойкие конденсаторы (группа ОМ) имеют ток утечки на 25% меньший, чем аналогичные конденсаторы группы М. При повышении рабочей температуры конденсатора ток утечки также повышается. При длительном хранении электролитических конденсаторов происходит высыхание электролита, в результате чего конденсаторы теряют ёмкость и становятся негодными. Выбирая электролитические конденсаторы для выпрямителей с умножением напряжения, особое внимание следует обращать на параметр, определяющий их нормальную работу в цепях, содержащих переменную составляющую выпрямленного напряжения. В таблице приведено (в процентном отношении к постоянному напряжению на конденсаторе) допустимое значение амплитуды переменной составляющей для электролитических конденсаторов различной ёмкости и различного номинального рабочего напряжения. Превышение указанных величин приводит к нагреву конденсатора, увеличению тока утечки и, в конечном результате, к его гибели. Амплитуда переменной составляющей напряжения на конденсаторе не должна превышать (в зависимости от его ёмкости и допустимого рабочего напряжения) 6-25% постоянного напряжения, причём повышенное значение пульсаций допускают конденсаторы группы ОМ. Необходимо отметить выгодность применения вместо одного конденсатора большой ёмкости двух или нескольких конденсаторов меньшей ёмкости, соединённых параллельно. Такая группа допускает больший процент пульсаций. Металлический корпус конденсатора чаще всего является его электродом, присоединяемым к минусу электрической цепи. В этом случае для включения конденсаторов в описанные выше схемы выпрямителей корпус каждого из них следует надёжно изолировать, чтобы избежать контакта с шасси, другими конденсаторами или деталями схемы. Устанавливать конденсаторы можно в любом положении, но не следует крепить их при монтаже за контактные выводы. В описании схем мы указывали рабочие напряжения на каждом конденсаторе, а также коэффициент пульсации, который служит исходной величиной для расчёта элементов фильтра на выходе выпрямителя. Самым тяжёлым участком для электролитических конденсаторов по причине высокого уровня переменной составляющей является место включения конденсатора С1 в схемах рисунок 1б, 3, 7 и 9, а также конденсаторов С1 и С2 в схеме рисунок 5. При больших мощностях, снимаемых с выпрямителя, амплитуда переменной составляющей на этих конденсаторах может достигать 30-35% постоянного напряжения (при ёмкости конденсатора 50 мкФ). Такое высокое процентное содержание переменной составляющей недопустимо, поэтому ёмкость конденсатора в таких случаях приходится брать в два раза больше указанной. Процентное значение пульсации при этом снижается больше чем в два раза, так как постоянная составляющая несколько возрастает. Лучше всего на этих участках схемы применять конденсаторы группы ОМ, соединённые по нескольку штук параллельно. Во время работы выпрямителя нужно следить, чтобы конденсаторы не нагревались больше чем на 10-15° С температуры окружающего воздуха. В случае какого-либо нарушения нормальной работы выпрямителя следует первым делом проверять исправность этих конденсаторов. Все остальные электролитические конденсаторы, включаемые в другие участки схемы, работают в спокойном режиме, так как процент пульсации на них не выходит за допустимые пределы. При малых мощностях выпрямителей, когда сопротивление нагрузки велико и ёмкости конденсаторов могут быть небольшими, пригодны к применению бумажные конденсаторы. В этом случае все приведённые выше опасения отпадают. При последовательном соединении конденсаторов процент пульсации на каждом из них остаётся прежним, так как напряжения постоянной и переменной составляющих соответственно перераспределяется. Чтобы это распределение было равномерным, каждый конденсатор нужно шунтировать высокоомным сопротивлением (порядка 0,1 – 0,2 мОм).

В заключение приведено описание бестрансформаторного выпрямителя с учетверением напряжения, рассчитанного для питания анодных цепей радиолюбительского телевизора, потребляющего ток около 150 мА при напряжении свыше 400 в. Выпрямитель может включаться в сеть переменного тока с напряжением 110-127 или 220 в. Из всех приведённых выше схем выпрямителей с умножением напряжения самой подходящей для выпрямителя такой мощности является симметричная схема с учетверением напряжения (рисунок 5). При составлении окончательной рабочей схемы предусмотрена возможность переключения его на питание от сети с напряжением 220 в. В этом случае выпрямитель работает по двухполупериодной схеме, но не с учетверением, а только с удвоением напряжения (рисунок 1, а). Полная схема выпрямителя приведена на рисунке 13.

Переключение на питание от электросети 120 или 220 в, производится перестановкой специальной колодки в ламповой панельке. Чтобы легче разобраться в схеме переключения, соединения в ламповой панельке при питании от сети 120 в показаны на рисунок 13 сплошными стрелками, а при питании от сети 220 в – пунктирными линиями. При включении выпрямителя в сеть напряжением 220 в конденсаторы С1 и С2 отключаются. Отдельно от схемы выпрямителя на рисунок 13 изображена схема соединений в переключающей колодке (вид со стороны штырьков), которая изготовляется из октального цоколя от негодной радиолампы. В переключаемой панельке для направляющего ключа колодки (цоколя от радиолампы) против имеющегося в ней паза прорезается второй паз.

Сглаживание выпрямленного напряжения осуществляется однозвенным ёмкостно-дроссельным фильтром (С5, Др1) с коэффициентом фильтрации около 30. Выпрямитель собран на металлическом шасси размером 185х130х70 мм. Вид собранного выпрямителя показан на рисунок 14. На верхней панели шасси расположены два селеновых столбика, содержащие каждый по 26 шайб с выводами от середины. Все шайбы в столбиках собираются в одну сторону. Столбики устанавливаются на шасси рядом, так чтобы их крайние шайбы были разной полярности (в этом случае соединяющий их провод будет самым коротким). Количество шайб в столбиках выбрано минимальным. Если имеются запасные шайбы, число их в каждой половине столбика следует увеличить до 15-16 шт. Сборка селеновых столбиков должна проводиться весьма тщательно и сопровождаться проверкой годности селеновых шайб с помощью омметра или пробника, составленного из батареи с напряжением 5-10 в и низкоомного вольтметра, к которым последовательно подключается испытуемая селеновая шайба. Показания прибора должны резко отличаться (в 15-20 раз) при изменении полярности подключения шайбы. При меньшем изменении показаний прибора испытуемую шайбу надо считать негодной, и ставить её в столбик нельзя. После такой проверки необходимо тщательно очистить от коррозии и краски селеновые, пружинные и разделительные шайбы, а также выводные контакты в местах их соприкосновения друг с другом. Чистку рекомендуется производить тонкой наждачной бумагой и тряпочкой, смоченной в ацетоне или амилацетате (грушевая эссенция). Собранные столбики должны быть крепко стянуты гайками стяжных болтов, которые необходимо надёжно изолировать соответствующими изоляционными трубками и шайбами от токонесущих деталей. Эту работу необходимо проделать особо внимательно, ибо плохие контакты и слабая стяжка вызывают увеличение внутреннего сопротивления столбика и приводят к уменьшению выпрямленного тока, перегреву (селеновые столбики допускают нагрев до 70-75° С) и искрению (искрение создаёт помехи как для питающихся от этого выпрямителя радиотехнических устройств, так и для других радиотехнических устройств, расположенных поблизости). Кроме двух выпрямительных столбиков, на верхней панели шасси расположено проволочное сопротивление R = 10…12 Ом с мощностью рассеяния не менее 5 Вт. Оно берётся готовым или изготовляется из нихромового провода диаметром 0,5 мм и длиной около 2 м. Провод для сопротивления можно намотать на готовом керамическом каркасике от сопротивления типа ВС-5,0. Сопротивление R ограничивает пусковой ток, достигающий без него значительной величины (что приводит к обгоранию контактов выключателя, к сильным помехам при включении электросети и т. п.). Все остальные детали выпрямителя размещены внутри шасси, причём выключатель Вк и выходные зажимы выведены на одну боковую панель, а предохранитель Пр, шнур и панелька переключения питания – на другую (противоположную). Конденсаторы и дроссель ставят на свободные места.

Все конденсаторы в выпрямителе – электролитические типа КЭ-1 (диаметром 26 мм и высотой 60 мм). Для изоляции конденсаторов из тонкого прессшпана склеиваются цилиндры, которые затем пропитываются парафином и надеваются на корпусы конденсаторов. Корпусы конденсаторов можно также оклеить 2-3 слоями лакоткани или обмотать изоляционной лентой. Все это необходимо для изоляции корпусов конденсатора друг от друга, а также от шасси и других деталей, к которым они прикасаются. Надёжность изоляции конденсаторов весьма важна, так как нарушение её может привести к выходу выпрямителя из строя. Если дорого применять электролитические конденсаторы нужной ёмкости, то можно вместо одного поставить два или три конденсатора меньшей ёмкости, соединённых параллельно. Важно лишь, чтобы их суммарная ёмкость и рабочее напряжение были не менее указанных на схеме. Для конденсаторов С1 и С2, работающих при значительной величине переменной составляющей, применение группы параллельно соединённых конденсаторов более желательно. Указанная на схеме ёмкость этих конденсаторов минимальная. Её лучше увеличить до 100 мкФ. Дроссель Др1 содержит 2500-3000 витков провода ПЭВ 0,3-0,35. Сопротивление его обмотки равно 70-100 Ом, а индуктивность – порядка 4 Гн. Сердечник дросселя сечением 6 см2 состоит из готовых пластин типа Ш-20 и собран с зазором 0,5 мм. Монтаж выпрямителя выполняют навесным. Детали прикрепляют к шасси и соединяют в соответствии со схемой хорошо изолированным проводом не тоньше 1 мм. Электролитические конденсаторы располагают возможно дальше от нагревающихся деталей (селеновых столбиков и сопротивления R). При монтаже нужно внимательно следить за правильностью соединения полярности селеновых столбиков и электролитических конденсаторов. Правильно собранный выпрямитель ни в каких регулировках не нуждается и работает устойчиво и надёжно. Перед включением выпрямителя необходимо убедиться в том, что к его выходным зажимам приключена соответствующая нагрузка. Отсутствие ее может привести к пробою конденсаторов, так как без нагрузки напряжение на выходе выпрямителя достигает 700 в.

Прямое заземление какого-либо полюса в выпрямителе или в питаемых от него приборах не допускается; землю можно присоединять только через конденсатор ёмкостью 0,1-0,25 мкф. Испытание выпрямителя показало его хорошие эксплуатационные качества. Как видно из нагрузочной характеристики (рисунок 15), снятой в условиях реальной работы выпрямителя (на выходе фильтра), в схеме с учетверением напряжения (от электросети 127 в) он дает с нагрузкой 3000 Ом выпрямленное напряжение 450 в при токе 0,15 А, а при переключении на схему с удвоением (от электросети 220 в) – напряжение 475 в при токе 0,158 А. При указанной нагрузке отдаваемая выпрямителем мощность. составляет 70-75 Вт, а потребляемая мощность от электросети – 90…100 Вт. Таким образом, к.п.д. всего устройства оказывается довольно высоким (около 75%). Следует заметить, что в схеме с удвоением напряжения селеновые столбики оказываются в более выгодном режиме работы, так как при этой схеме выбранные размеры селеновых шайб допускают ток 0,3 А, тогда как в схеме с учетверением выпрямленный ток не должен быть выше 0,15 А.

Нагрузочные характеристики универсального бестрансформаторного выпрямителя показаны на рисунке 15. Кривая I – для схемы с учетверением напряжения; II – для схемы с удвоением напряжения. Наряду со снятием нагрузочной характеристики были определены значения коэффициента пульсаций при нагрузке выпрямителя сопротивлением 3000 Ом. Измерения показали, что коэффициент пульсации на входе фильтра составляет 6%, а на выходе – около 0,2%. Эти величины мало зависят от того, работает ли выпрямитель от сети напряжением 127 или 220 в. Такая величина пульсации допустима при питании выходных ступеней усилителей низкой частоты. Для питания других ступеней усилителей и приёмников, а также видеоусилителей и генераторов развёрток телевизоров к выпрямителю необходимо подключить дополнительные фильтры. Ввиду того что выпрямленное напряжение, даваемое выпрямителем, достаточно высоко, дополнительную фильтрацию можно осуществить включением в соответствующие цепи реостатно-ёмкостных фильтров. Можно, конечно, сделать и ещё одну ячейку дроссельно-ёмкостного фильтра. Опыт работы с бестрансформаторными выпрямителями, собранными по схемам с умножением напряжения, показывает рациональность их применения. Поэтому подобные выпрямители вполне можно рекомендовать для широкого использования их в радиолюбительской практике.   Автор статьи Дольник А.Г.,1952 год.  По материалам сети публикацию подготовил

          Евгений Бортник, Красноярск, Россия, март 2018

РадиоКот :: Выпрямители. Как и почему.

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Основы – слишком просто? Вам сюда. Продолжаем. >

Выпрямители. Как и почему.

Итак, дорогие мои, мы собрали нашу схемку и пришло время ее проверить, испытать и нарадоваться сему щастью. На очереди у нас – подключение схемы к источнику питания. Приступим. На батарейках, аккумуляторах и прочих прибамбасах питания мы останавливаться не будем, перейдем сразу к сетевым источникам питания. Здесь рассмотрим существующие схемы выпрямления, как они работают и что умеют. Для опытов нам потребуется однофазное (дома из розетки) напряжение и соответствующие детальки. Трехфазные выпрямители используются в промышленности, мы их рассматривать также не будем. Вот электриками вырастете – тогда пжалста.

Источник питания состоит из нескольких самых важных деталей: Сетевой трансформатор – на схеме обозначается похожим как на рисунке,

Выпрямитель – его обозначение может быть различным. Выпрямитель состоит из одного, двух или четырех диодов, смотря какой выпрямитель. Сейчас будем разбираться.

а) – простой диод.
б) – диодный мост. Состоит из четырех диодов, включенных как на рисунке.
в) – тот же диодный мост, только для краткости нарисован попроще. Назначения контактов такие же, как у моста под буквой б).

Конденсатор фильтра. Эта штука неизменна и во времени, и в пространстве, обозначается так:

Обозначений у конденсатора много, столько же, сколько в мире систем обозначений. Но в общем они все похожи. Не запутаемся. И для понятности нарисуем нагрузку, обозначим ее как Rl – сопротивление нагрузки. Это и есть наша схема. Также будем обрисовывать контакты источника питания, к которым эту нагрузку мы будем подключать.

Далее – пара-тройка постулатов.
– Выходное напряжение определяется как Uпост = U*1.41. То есть если на обмотке мы имеем 10вольт переменного напряжения, то на конденсаторе и на нагрузке мы получим 14,1В. Примерно так.
– Под нагрузкой напряжение немного проседает, а насколько – зависит от конструкции трансформатора, его мощности и емкости конденсатора.
– Выпрямительные диоды должны быть на ток в 1,5-2 раза больше необходимого. Для запаса. Если диод предназначен для установки на радиатор (с гайкой или отверстие под болт), то на токе более 2-3А его нужно ставить на радиатор.

Так же напомню, что же такое двуполярное напряжение. Если кто-то подзабыл. Берем две батарейки и соединяем их последовательно. Среднюю точку, то есть точку соединения батареек, назовем общей точкой. В народе она известна так же как масса, земля, корпус, общий провод. Буржуи ее называют GND (ground – земля), часто ее обозначают как 0V (ноль вольт). К этому проводу подключаются вольтметры и осциллографы, относительно нее на схемы подаются входные сигналы и снимаются выходные. Потому и название ее – общий провод. Так вот, если подключим тестер черным проводом в эту точку и будем мерить напряжение на батарейках, то на одной батарейке тестер покажет плюс1,5вольта, а на другой – минус1,5вольта. Вот это напряжение +/-1,5В и называется двуполярным. Обе полярности, то есть и плюс, и минус, обязательно должны быть равными. То есть +/-12, +/-36В, +/-50 и т.д. Признак двуполярного напряжения – если от схемы к блоку питания идут три провода (плюс, общий, минус). Но не всегда так – если мы видим, что схема питается напряжением +12 и -5, то такое питание называется двухуровневым, но проводов к блоку питания будет все равно три. Ну и если на схему идут целых четыре напряжения, например +/-15 и +/-36, то это питание назовем просто – двуполярным двухуровневым.

Ну а теперь к делу.

1. Мостовая схема выпрямления.
Самая распространенная схема. Позволяет получить однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Схема обладает минимальными пульсациями напряжения и несложная в конструкции.

2. Однополупериодная схема.
Так же, как и мостовая, готовит нам однополярное напряжение с одной обмотки трансформатора. Разница лишь в том, что у этой схемы удвоенные пульсации по сравнению с мостовой, но один диод вместо четырех сильно упрощает схему. Используется при небольших токах нагрузки, и только с трансформатором, много большим мощности нагрузки, т.к. такой выпрямитель вызывает одностороннее перемагничивание трансформатора.

3. Двухполупериодная со средней точкой.
Два диода и две обмотки (или одна обмотка со средней точкой) будут питать нас малопульсирующим напряжением, плюс ко всему мы получим меньшие потери в сравнении с мостовой схемой, потому что у нас 2 диода вместо четырех.

4. Мостовая схема двуполярного выпрямителя.
Для многих – наболевшая тема. У нас есть две обмотки (или одна со средней точкой), мы с них снимаем два одинаковых напряжения. Они будут равны, пульсации будут малыми, так как схема мостовая, напряжения на каждом конденсаторе считается как напряжение на каждой обмотке помножить на корень из двух – всё, как обычно. Провод от средней точки обмоток выравнивает напряжения на конденсаторах, если нагрузки по плюсу и по минусу будут разными.

5. Схема с удвоением напряжения.
Это две однополупериодные схемы, но с диодами, включенными по разному. Применяется, если нам надо получить удвоенное напряжение. Напряжение на каждом конденсаторе будет определяться по нашей формуле, а суммарное напряжение на них будет удвоенным. Как и у однополупериодной схемы, у этой так же большие пульсации. В ней можно усмотреть двуполярный выход – если среднюю точку конденсаторов назвать землей, то получается как в случае с батарейками, присмотритесь. Но много мощности с такой схемы не снять.

6. Получение разнополярного напряжения из двух выпрямителей.
Совсем не обязательно, чтобы это были одинаковые блоки питания – они могут быть как разными по напряжению, так и разными по мощности. Например, если наша схема по +12вольтам потребляет 1А, а по -5вольтам – 0,5А, то нам и нужны два блока питания – +12В 1А и -5В 0,5А. Так же можно соединить два одинаковых выпрямителя, чтобы получить двуполярное напряжение, например, для питания усилителя.

7. Параллельное соединение одинаковых выпрямителей.
Оно нам дает то же самое напряжение, только с удвоенным током. Если мы соединим два выпрямителя, то у нас будет двойное увеличение тока, три – тройное и т.д.

Ну а если вам, дорогие мои, всё понятно, то задам, пожалуй, домашнее задание. Формула для расчета емкости конденсатора фильтра для двухполупериодного выпрямителя:

Для однополупериодного выпрямителя формула несколько отличается:

Двойка в знаменателе – число “тактов” выпрямления. Для трехфазного выпрямителя в знаменателе будет стоять тройка.

Во всех формулах переменные обзываются так:
Cф – емкость конденсатора фильтра, мкФ
Ро – выходная мощность, Вт
U – выходное выпрямленное напряжение, В
f – частота переменного напряжения, Гц
dU – размах пульсаций, В

Для справки – допустимые пульсации:
Микрофонные усилители – 0,001…0,01%
Цифровая техника – пульсации 0,1…1%
Усилители мощности – пульсации нагруженного блока питания 1…10% в зависимости от качества усилителя.

Эти две формулы справедливы для выпрямителей напряжения частотой до 30кГц. На бОльших частотах электролитические конденсаторы теряют свою эффективность, и выпрямитель рассчитывается немного не так. Но это уже другая тема.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Russian HamRadio – Выпрямители, достоинства и недостатки.

Выпрямители используются в блоках питания радиоэлектронных устройств для преобразования переменного напряжения в постоянное. Схема любого выпрямителя содержит 3 основных элемента:

Силовой трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой.

Выпрямительный элемент (вентиль), имеющий одностороннюю проводимость – для преобразования переменного напряжения в пульсирующее.

Фильтр – для сглаживания пульсирующего напряжения.

Выпрямители могут быть классифицированы по ряду признаков: по схеме выпрямления – однополупериодные, двухполупериодные, мостовые, с удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др.

По типу выпрямительного элемента – ламповые (кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.

По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого.

По назначению –для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.

Основные характеристики выпрямителей:

Основными характеристиками выпрямителей являются:

Номинальное напряжение постоянного тока – среднее значение выпрямленного напряжения, заданное техническими требованиями. Обычно указывается напряжение до фильтра U0 и напряжение после фильтра (или отдельных его звеньев – U. Определяется значением напряжения, необходимым для питаемых выпрямителем

устройств.

Номинальный выпрямленный ток I0 – среднее значение выпрямленного тока, т.е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей питаемых выпрямителем.

Напряжение сети Uсети – напряжение сети переменного тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряжения для бытовой сети –220 вольт с допускаемыми отклонениями не более 10 %.

Пульсация – переменная составляющая напряжения или тока на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя.

Частота пульсаций – частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой однополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухполупериодные, мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы выпрямителя и числа фаз.

Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (p0 %) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (p %). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.

Коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) – отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра k с = p0 / p. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.

Колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя –изменение напряжения постоянного тока относительно номинального. При отсутствии стабилизаторов напряжения определяются отклонениями напряжения сети.

Схемы выпрямителей.

Выпрямители, применяемые для однофазной бытовой сети выполняются по 4 основным схемам: однополупериодной, двухполупериодной с нулевой точкой (или просто- двухполупериодной), двухполупериодной мостовой(или просто –мостовой, реже называется как “схема Герца”), и схема удвоения(умножения) напряжения(схема Латура). Для многофазных промышленных сетей применяются две разновидности схем: Однополупериодная многофазная и схема Ларионова.

Чаще всего используются трехфазные схемы выпрямителей. Основные показатели, характеризующие схемы выпрямителей могут быть разбиты на 3 группы:

Относящиеся ко всему выпрямителю в целом: U0 -напряжение постоянного тока до фильтра, I0 – среднее значение выпрямленного тока, p0 – коэффициент пульсаций на входе фильтра.

Определяющие выбор выпрямительного элемента (вентиля): Uобр – обратное напряжение (напряжение на выпрямительном элементе (вентиле) в непроводящую часть периода), Iмакс – максимальный ток проходящий через выпрямительный элемент (вентиль) в проводящую часть периода.

Определяющие выбор трансформатора: U2 – действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, I2 – действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора, Pтр – расчетная мощность трансформатора.

Основные характеристики различных схем выпрямления.

Сравнение схем выпрямления и ориентировочный расчет выпрямителя можно сделать, используя данные из таблицы.

Тип схемы	Uобр	I макс	I 2	U 2	C 0 *	P0 %	U C0
Однополупериодная	3 U0	7 I 0	2 I 0	0,75U0	60 I 0/U0	600 I 0 —— U0 *C0	1,2U0
Двухполупериодная	3 U0	3,5 I 0	I 0	0,75U0	30 I 0/U0	300 I 0 —— U0 *C0	1,2U0
Мостовая	1,5 U0	3,5 I 0	1,41 I 0	0,75U0	30 I 0/U0	300 I 0 —— U0 *C0	1.2U0
Удвоения напряжения	1,5 U0	7 I 0	2,8 I 0	0,38U0	125 I 0/U0	1250 I 0 —— U0 *C0	0,6U0

* Значение емкости конденсатора рассчитано для P0 % = 10 %

Задавшись значением напряжения на выходе выпрямителя U0 и значением номинального тока в нагрузке (среднего значения выпрямленного тока) I 0, можно без труда определить напряжение вторичной обмотки трансформатора, ток во вторичной обмотке, максимально допустимый ток вентилей, обратное напряжение на вентилях, а также рабочее напряжение конденсатора фильтра. Задавшись необходимым коэффициентом пульсаций, можно рассчитать значение емкости на выходе выпрямителя.

Однополупериодный выпрямитель.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 – Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Как видно на осциллограммах напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку подается только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны.

Недостатками такой схемы выпрямления являются: Высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения, низкий КПД, значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Данная схема выпрямителя применяется крайне редко и только в тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низким током потребления.

Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 – Напряжение на одной половине вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке

.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора (или одну со средней точкой). Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде – с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Мостовая схема выпрямителя.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 – Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.

При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Верхний вывод вторичной обмотки – вентиль V2 – верхний вывод нагрузки – нагрузка – нижний вывод нагрузки – вентиль V3 – нижний вывод вторичной обмотки – обмотка.

При выпрямлении отрицательного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Нижний вывод вторичной обмотки – вентиль V4 – верхний вывод нагрузки – нагрузка – нижний вывод нагрузки – вентиль V1 – верхний вывод вторичной обмотки – обмотка. Как мы видим, в обоих случаях направление тока через нагрузку (выделено курсивом) одинаково.

Преимущества: По сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне

пульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.

Недостатки: Увеличение числа вентилей и необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.

Эта схема выпрямителя наиболее часто применяется в самых различных устройствах. На основе этой схемы, при наличии среднего вывода с вторичной обмотки трансформатора можно получить еще два варианта схем выпрямления:

На левой схеме отвод от средины вторичной обмотки позволяет получить еще одно напряжение, меньше основного в 2 раза. Таким образом основное напряжение получается с мостовой схемы выпрямления, дополнительное – с двухполупериодной.

На правой схеме получается двуполярное напряжение амплитудой в 2 раза меньше чем получаемое в основной схеме. Оба напряжения получаются с помощью двуполупериодных схем выпрямления.

Схема удвоения напряжения.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 – Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Отличительной особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде переменного напряжения от вторичной обмотки трансформатора “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки– другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем.

Преимущества: Вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение.

Недостатки: Значительные токи через вентили выпрямителя, Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двуполупериодных выпрямителей.

Эта же схема может использоваться еще в двух вариантах:

Левая схема предназначена для получения двух напряжений питания одной полярности, правая – для получения двуполярного напряжения с общей точкой.

Во втором варианте схемы характеристики выпрямителя соответствуют характеристикам однополупериодного выпрямителя.

Многофазные выпрямители.

Многофазные выпрямители применяются, как правило только в промышленной и специальной аппаратуре. Обычно в промышленной аппаратуре применяются трехфазные выпрямители двух типов – трехфазный выпрямитель и выпрямитель Ларионова.

Трехфазный выпрямитель.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

ФА, ФС, ФВ – напряжения на вторичных обмотках трехфазного трансформатора.

U va, Uvb, Uvc напряжение на нагрузке получаемое с соответствующего вентиля.

Uн – Суммарное напряжение на нагрузке.

Выпрямитель представляет собой однополупериодный выпрямитель для каждой из трех фазных вторичных обмоток. Все три вентиля имеют общую нагрузку. Если рассмотреть осциллограммы напряжения на нагрузке при отключенном конденсаторе для каждой из трех фаз, то можно заметить, что напряжение на нагрузке имеет такой же уровень пульсаций, как и в схеме однополупериодного выпрямления. Сдвиг фаз (т.е. сдвиг по времени) напряжений выпрямителей между собой в результате даст в 3 раза меньший уровень пульсаций, чем в однофазной однополупериодной схеме выпрямления.

Достоинства: Низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения.

Недостатки: Так же как и в однофазной однополупериодной схеме выпрямления, низкий КПД, нерациональное использование трансформатора. Данный выпрямитель неприменим для обычной однофазной сети.

Схема Ларионова.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

Этот выпрямитель представляет собой мостовые выпрямители для каждой пары трехфазных обмоток, работающие на общую нагрузку.

Соединяя в себе достоинства мостового выпрямителя и трехфазного питания, он имеет настолько низкий уровень пульсаций, что позволяет работать почти без сглаживающего конденсатора или с небольшой его емкостью.

Недостатки: Увеличенное количество вентилей. Выпрямитель также не может быть применен для работы в однофазной бытовой сети.

Выпрямители для бестрансформаторного питания аппаратуры.

Бестрансформаторные выпрямители являются простейшими неавтономными источниками постоянного тока. Они применяются при напряжениях близких к напряжению сети или превышающих его в 1,5 – 2,5 раза и токах до нескольких десятков миллиампер.

Ограниченное применение бестрансформаторных выпрямителей объясняется в первую очередь требованиями техники безопасности, так как оба полюса выпрямленного напряжения гальванически связаны с сетью.

Второй недостаток таких выпрямителей – отсутствие гибкости при выборе выпрямленного напряжения. Для радиоаппаратуры можно использовать в качестве безтрансформаторных выпрямители: Однополупериодный, мостовой, удвоения напряжения. Основные характеристики такие же как и в случае с трансформаторным питанием. Сетевое напряжение подключают к точкам подключения вторичных обмоток трансформаторов (вместо трансформатора).

Безтрансформаторные схемы опасны для использования!

Для питания малогабаритной портативной аппаратуры с токами до 15-20 миллиампер можно применять однополупериодные или мостовые схемы с гасящими конденсаторами. В этой схеме конденсатор Сгас выполняет роль “безваттного” реактивного сопротивления, образующий с активным сопротивлением нагрузки своеобразный делитель напряжения.

 

Реактивное сопротивление гасящего конденсатора указано в формуле.

Данная схема может найти применение для заряда малогабаритных аккумуляторов радиоприемников, радиостанций и радиотелефонов.

При конструировании и эксплуатации выпрямителя также необходимо соблюдать осторожность!

Некоторые рекомендации по работе с выпрямителями.

Вторичные обмотки трансформаторов необходимо всегда защищать плавкими предохранителями. В этом случае короткое замыкание в цепи нагрузки не приведет к таким последствиям как выход из строя трансформатора и тем более не приведет к возгоранию аппаратуры.

Часто при конструировании выпрямителей оказывается, что нет нужных вентилей (диодов) или конденсаторов. с нужными характеристиками. В таком случае можно применить параллельное или последовательное соединение вентилей или конденсаторов.

Что при этом нужно помнить?

Если имеющиеся вентили (диоды) по допустимому току меньше расчетного максимального тока, можно применить параллельное соединение таких диодов, умножив их допустимый ток на количество диодов в “связке”.

В случае если допустимое обратное напряжение вентилей (диодов) меньше рассчитанного значения, можно применить их последовательное соединение, включив параллельно каждому диоду шунтирующие резисторы, которые выровняют обратное напряжение между диодами. Величину сопротивления шунта рассчитывают по формуле:

Rш = 700 * Uобр / N для диодов с Uобр меньше 200 В и Iмакс = 1 – 10 Ампер

Или

Rш = 150 * Uобр / N для диодов с Uобр более 200 В и Iмакс менее 0,3 Ампер

В случае если емкость конденсатора меньше расчетной, можно применить параллельное включение нескольких конденсаторов, имеющих рабочее напряжение не меньше расчетного.

В случае если рабочее напряжение конденсаторов меньше допустимого для конкретной схемы, можно применить последовательное включение конденсаторов, не забывая, что общая емкость в этом случае уменьшится во столько раз, сколько конденсаторов будет включено в последовательную цепь.

Такую схему применять можно только в крайнем случае, поскольку в такой схеме пробой (короткое замыкание) одного конденсатора вызовет “цепную реакцию”, так как на оставшиеся в работе конденсаторы будет приложено большее напряжение, чем было до замыкания одного из них. Шунтирование конденсаторов резисторами в этом случае не спасает аппаратуру от последовательного выхода из строя конденсаторов во всей цепочке. Лучше применить последовательное соединение нескольких выпрямителей, рассчитанных на более низкое напряжение. Тогда при пробое одного из конденсаторов выходное напряжение просто снизится.

В этой статье приведена только краткая информация по схемам выпрямителей. Более подробно о расчете выпрямителей можно прочесть в самой различной литературе.

При подготовке статьи использована литература:

В.Я. Брускин “Номограммы для радиолюбителей” МРБ 1972 год.

Б.Богданович, Э.Ваксер “Краткий радиотехнический справочник” Беларусь 1968 год.

Всего вам доброго!

Как получить дополнительные напряжения от мостового выпрямителя

Многие источники питания с одним выходным напряжением состоят из трансформатора, выпрямителя и фильтрующего конденсатора (рисунок 1). Такая схема является относительно недорогой, её легко изготовить, но на её выходе имеется только одно напряжение питания. Схемы, в которых используются операционные усилители, преобразователи данных и другие аналоговые цепи часто требуют для своей работы дополнительные напряжения. Эти напряжения могут быть больше напряжения основного источника, или иметь отрицательную полярность. При этом обычно применяют дополнительные обмотки трансформатора и дополнительные выпрямители. Такой подход является целесообразным в случае, если потребляемые мощности от каждой обмотки примерно одинаковы, но обычно источники питания аналоговых цепей потребляют гораздо меньший ток, и тогда применение дополнительных обмоток и выпрямителей является неоправданным. Отметим, что если напряжение дополнительного источника питания должно быть ниже напряжения основного, то достаточно воспользоваться последовательным интегральным стабилизатором напряжения (например, для получения напряжений +5 В от источника +7…+15 вольт можно воспользоваться микросхемами КР142ЕН5А или IC7805).

Рис. 1. Типовая схема блока питания с одним выходным напряжением содержит трансформатор, выпрямитель и конденсатор фильтра.

Поскольку вход и выход мостового выпрямителя не имеют общей точки, то здесь невозможно применить стандартные пиковые детекторы и каскады умножения напряжения. Тем не менее входы выпрямительного моста по переменному напряжению способны отдавать и принимать ток относительно своих выходов. Немного модифицировав обычный мост, можно получить удвоитель напряжения (рисунок 2).

Рис. 2. Подключение к основной схеме удвоителя напряжения.

Используя аналогичную структуру и подключив её к общему проводу, можно получить на выходе отрицательное напряжение. На рисунке 3 показан модифицированный вариант схемы с дополнительными источниками как положительного, так и отрицательного напряжения.

Рис. 3. Модификация схемы, позволяющая получить положительные и отрицательные напряжения на выходе.

В вышеприведённых схемах блоков питания трансформатор с выходным напряжением 12 В был использован только для примера, но этот способ можно применить и для любых других напряжений. Необходимо обратить внимание на то, что рабочее напряжение последовательно включённых конденсаторов и конденсаторов фильтров на выходе источника повышенного напряжения будет выше, чем у конденсатора фильтра основного источника. Напряжение на фильтрующем конденсаторе достигает только пиков выпрямленного переменного напряжения, а на остальных конденсаторах это напряжение будет почти вдвое больше (за вычетом падения на диодах), что следует учитывать при расчётах. Номиналы всех конденсаторов определяются требуемой выходной мощностью и они необязательно должны быть одинаковыми.

Теоретически, отрицательные и удвоенные выходные напряжения источника питания способны отдавать мощность, близкую к мощности основного выпрямителя. Существенные потери происходят, в основном из-за последовательно включённых конденсаторов C_series. Использование этих конденсаторов большей ёмкости позволяет снизить потери энергии, при этом не забывая о соответствующих импульсных токах, и, следовательно, выбирая эти конденсаторы на соответствующее рабочее напряжение. Если всё же от источника удвоенного напряжения требуется отдавать повышенную мощность, то придётся рассмотреть вариант с дополнительным трансформатором или использовать дополнительные вторичные обмотки.

Хорст Коелзо, Канада

Выпрямители с умножением (умножители) напряжения

До сих пор рассматривались процессы выпрямления и сглаживания напряжений с целью получить источник выпрямленного напряжения, способный обеспечивать питание потребителей значительными по величине токами с минимальными уровнями шумов. С другой стороны, иногда необходимо в определенной точке схемы иметь высоковольтное постоянное напряжение, при этом величина тока потребления может потребоваться очень малой, или уровень шумов не будет иметь особого значения. Типичными примерами могут служить оконечные каскады формирования сверхвысокого напряжения, используемые в кинескопах телевизоров (напряжения порядка 10 — 25 кВ), аналоговых осциллографов (порядка 10 кВ), либо напряжения смещения поляризации, используемые в электростатических громкоговорителях (порядка 5 кВ). Впервые умножители напряжения понадобились физикам для создания ускоряющего напряжения 800 кВ, для проверки гипотезы, что столкновение ускоренных ионов водорода с мишенью способно на практике генерировать мягкое рентгеновское излучение. Многозвенная схема выпрямления Коккрофта-Уолтона (Cockcrofl-Walton), или схема умножителя напряжения (рис. 6.24), могла быть продолжена до бесконечности, при этом каждая ступень теоретически добавляла к выходному напряжению величину, равную √2Vm(RMS)однако стабилизация выходного напряжения оставляла желать лучшего. Каждый диод должен был иметь рабочее напряжение, превышающее значение √2Vm(RMS). К сожалению, все конденсаторы, за исключением самого нижнего, должны иметь рабочие напряжения, превышающие значение 2√2Vm(RMS). Дополнительно к этому существует еще одна проблема: так как последующие конденсаторы заряжаются переключением выпрямителя, что приводит к частичному разряду самого нижнего конденсатора, то величина емкости этого конденсатора должна быть увеличена, чтобы компенсировать падение напряжения. Рис. 6.24 Схема умножителя напряжения Несмотря на то, что умножители напряжения были разработаны для получения сверхвысоких напряжений, они могут с успехом использоваться, например, для создания отрицательного смещения на сетках, а, например, в схеме стереофонического усилителя мощности Roger Cadet с номинальной мощностью 6 Вт используется схема удвоителя напряжения для получения основного высоковольтного напряжения. Существует два основных варианта схемы выпрямления с удвоением напряжения, показанных на рис. 6.25. Рис. 6.25 Разновидности выпрямителей с удвоением напряжения Стандартная схема удвоителя напряжения представляет усеченный вариант схемы лестничного типа Коккрофта-Уолтона (рис. 6.24). Она может подключаться параллельно к самой обычной схеме выпрямителя с трансформатором, имеющим отвод от средней точки, и позволяет получить дополнительное (более высокое по значению) высоковольтное напряжение, например, для поляризации специализированного высокочастотного электростатического громкоговорителя. Преимущество так называемого «плавающего» удвоителя напряжения заключается в том, что в схеме используются два совершенно идентичных конденсатора, номинальное напряжение которых рассчитано на половину выходного напряжения, однако, рабочие напряжения диодов должны иметь значения, превышающие 2√2Vm(RMS).Так как каждый из конденсаторов заряжается попеременно только в течение одного полупериода, напряжение пульсаций вдвое превышает значение соответствующего выпрямленного напряжения. Так как напряжения пульсаций двух конденсаторов оказываются включенными последовательно, происходит суммирование и удвоение напряжений пульсаций. Таким образом, для данного значения напряжения пульсаций, в плавающей схеме удвоения напряжения необходимо, чтобы каждый из конденсаторов имел вчетверо большее значение емкости по сравнению со стандартной схемой двухполупериодного выпрямления.

выпрямитель

главная

ВЫПРЯМИТЕЛИ И ИХ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ  Выпрямительное устройство предназначено для преобразования переменного тока в постоянный и состоит, в общем случаи, из трех узлов: трансформатора, выпрямителя и сглаживающего фильтра. В случае необходимости в выпрямитель добавляется стабилизатор напряжения.  Режим работы выпрямителя в основном определяется типом фильтра, включенного на его выходе. В маломощных выпрямителях, которые питаются от однофазной сети переменного тока, применяются емкостные фильтры, Г- образные LC, RC и П-образные CLC и CRC фильтры.  Емкостный фильтр характерен для выпрямителей, рассчитанных на малые токи нагрузки, и, в общем случае, представляет собой обычный конденсатор, подключенный параллейно нагрузки для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Реакция нагрузки на выпрямитель зависит от емкости конденсатора, сопротивление которого для переменной составляющей на много меньше сопротивления нагрузки.  Если же фильтр выпрямителя начинается с дросселя, обладающего большой индуктивностью, то нагрузка выпрямителя – индуктивная.  Выпрямитель характеризуется: выходными параметрами, режимом работы диодов,и параметрами трансформатора.  Выходные параметры выпрямителя: номинальное среднее выпрямленное напряжение U0; номинальный средний выпрямленный ток I0; коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения Kп01; частота пульсаций выпрямленного напряжения Fп; внутреннее сопротивление выпрямителя R0;  Коэффициентом пульсации Kп01 называется отношение амплитуды первой гармоники выпрямленного напряжения U01 к среднему значению выпрямленного напряжения U0.  Характеристика диодов в выпрямителе: среднее значение прямого тока Iпр ср; действующее значение прямого тока Iпр; амплитуда тока Iпр max; амплитуда обратного напряжения Uобр max; средняя мощность Рпр ср;  Существуют различные схемы выпрямления для питания РЭА от однофазной сети переменного тока.   Выпрямители по однополупериодной схеме применяются в основном с емкостным фильтром и обычно рассчитаны на выпрямленные токи до десятков миллиампер.  К достоинствам такого выпрямителя относится: простота и возможность работать без наличия трансформатора. К недостаткам: низкая частота пульсаций, высокое обратное напряжение на вентиле, плохое использование трансформатора (если он есть), подмагничивание сердечника постоянным током.  Двухполупериодный с выводом от средней точки (рис 2.) в основном работает с емкостным, Г- и П- образным RC и LC фильтрами. Достоинства такого выпрямителя – повышенная частота пульсаций, малое число вентилей, возможность использовать общего радиатора для диодов без изоляции.К недостаткам данной схемы можно отнести: большая габаритная мощность трансформатора по сравнению с мостовой схемой и по схеме удвоения напряжения, повышенное обратное напряжение на диодах.  Однофазный выпрямитель по мостовой схеме (рис.3) является наилучшим вариантом по техническим и экономическим показателям. Остановимся на этой схеме немного подробнее.  Мостовая схема так же является двухполупериодной. Форма напряжения на нагрузке оказывается такой же, как и на схеме со средней точкой. Рабочее напряжение конденсатора так же равняется амплитуде переменного напряжения на вторичной обмотке. Мостовая схема содержит четыре диода. В течение одной половины периода ток проходит от верхнего по схеме вывода вторичной обмотки через диод VD1, нагрузку, диод VD2 и к нижнему выводу обмотки. В течение следующей полуволны ток проходит от нижнего по схеме вывода вторичной обмотки, через VD3, нагрузку, VD4 и к верхнему выводу обмотки. Таким образом, В течении обоих полупериодов диодами выпрямляется одно и тоже напряжение вторичной обмотки, и составляющая пульсации с частотой 50 Гц отсутствует. Так как ток нагрузки проходит через диоды поочередно, то ток каждого диода будет равен половине тока нагрузки.  Увеличение числа диодов в мостовой схеме окупается вдвое меньшим числом витков вторичной обмотки, уменьшением пульсаций, относительно небольшим обратным напряжением, хорошим использованием трансформатора, возможностью работать от сети переменного тока без трансформатора. К недостаткам такой схемы можно отнести повышенное падение напряжения на диодном комплекте.( падение напряжения на кремневом диоде может достигать порядка 1В. А на двух последовательных – соответственно 2В как в мостовой схеме. Таким образом, если выпрямитель рассчитан на низкое напряжение, соизмеримое с падением напряжения на диодах, нужно будет увеличивать напряжение вторичной обмотки трансформатора), невозможность установки, используемых диодов на одном радиаторе без изолирующих прокладок.  Выпрямитель с удвоением напряжения (рис. 4) применяется в выпрямителях, выполненных на повышенные напряжения (1…2 кВ) при небольших токах нагрузки. Этот выпрямитель обладает повышенной частотой пульсаций, пониженным обратным напряжением, хорошим использованием трансформатора, возможностью так же работать без трансформатора.  Рассмотрим принцип работы этого выпрямителя подробнее. Здесь за один полупериод заряжается через диод один конденсатор, а за второй полупериод через второй диод заряжается второй конденсатор. Выпрямленное выходное напряжение снимается с обоих конденсаторов, включенных последовательно. Каждый конденсатор заряжается по схеме однополупериодного выпрямителя, но суммарное напряжение оказывается двухполупериодным. Разряжаются конденсаторы только через нагрузку, поэтому частота пульсаций вдвое больше частоты сети. Выходное напряжение почти достигает удвоенной амплитуде напряжения вторичной обмотки, а рабочее напряжение конденсаторов равно амплитуде этого напряжения. Обратное напряжение на каждом диоде равно удвоенной амплитуде.  Несимметричные выпрямители с умножением напряжения (рис 5) находят широкое применение в высоковольтных выпрямителях при малых токах нагрузки, в режиме, очень близком к холостому ходу. На рисунке приведена однополупериодная схема с учетверением напряжения. Коэффициент умножения в такой схеме зависит от числа каскадов, каждый из которых состоит из конденсатора и диода. Напряжение на конденсаторах, кроме C1, равно 2U2m (т. е. удвоенной амплитуде), а на C1 равное амплитуде вторичной обмотки.  Рассмотрим подробно этот случай. В течение одного полупериода заряжается C1 до напряжения обмотки, а C3 до суммы напряжения обмотки и заряженного C2 минус напряжение на C1. При этом C2 разряжается. В течение следующего полупериода заряжается конденсатор C2 до суммы напряжений обмотки и на C1, а C4 заряжается до суммы напряжений на обмотке, на C1 и на C3 минус напряжение на конденсаторе C2. При этом конденсаторы C1 и C3 разряжаются. Оба конденсатора C2 и C4 заряжаются до удвоенной амплитуды напряжения на обмотке. И как видно из схемы, результирующее напряжение снимается с этих же конденсаторов, соединенных последовательно. Следует заметить, что если в данной схеме удалить конденсатор C4 и диод VD4, а выпрямленное напряжение снимать с C1 и C3, то получим схему с утроением напряжения.  Существует так же двухполупериодная схема с учетверением напряжения(рис 6). В этой схеме можно получать выпрямленное напряжение только в четное число раз больше напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

полезные ссылки маркировка

Умножитель напряжения – удвоитель напряжения, утроитель напряжения, учетверитель напряжения

Напряжение определение множителя

Умножитель напряжения – это электронная схема, которая обеспечивает выходное напряжение чья амплитуда (пиковое значение) составляет два, три или более раз больше, чем амплитуда (пиковое значение) входного сигнала Напряжение.

или

Умножитель напряжения – это электронная схема, преобразующая низкое напряжение переменного тока в высокое напряжение постоянного тока.

или

Умножитель напряжения представляет собой преобразователь переменного тока в постоянный, состоящий из диодов. и конденсаторы которые производят высоковольтный выход постоянного тока из низкого напряжение переменного тока на входе.

Что такое умножитель напряжения?

Напряжение множитель блоки питания используются уже много лет. Уолтон и Кокрофт построил источник питания 800 кВ для ионного ускорителя в г. 1932. С тех пор используется умножитель напряжения. в первую очередь, когда требуются высокие напряжения и малые токи. Использование схем умножения напряжения уменьшает размер трансформатор высокого напряжения и, в некоторых случаях, делает его можно устранить трансформатор.

последние технологические разработки сделали возможным разработать умножитель напряжения, который эффективно преобразует низкое напряжение переменного тока в высокое напряжение постоянного тока, сравнимое с напряжением более обычная схема трансформатор-выпрямитель-фильтр.

Умножитель напряжения состоит из конденсаторов и диодов, которые подключаются в разных конфигурациях.Напряжение мультипликатор имеет разные этапы. Каждый этап состоит из один диод и один конденсатор. Эти схемы диодов и конденсаторы позволяют производить выпрямленные и фильтрованные выходное напряжение, амплитуда которого (пиковое значение) равна больше входного переменного напряжения.

Типы умножители напряжения

Напряжение множители делятся на четыре типа:

• Полуволна удвоитель напряжения
• полнополупериодный удвоитель напряжения
• Напряжение тройник
• Напряжение четверной

• полуволна удвоитель напряжения

Как Судя по названию, полуволновой удвоитель напряжения – это напряжение схема умножителя с удвоенной амплитудой выходного напряжения амплитуды входного напряжения.Полуволновое напряжение удвоитель подает напряжение на выход во время положительный или отрицательный полупериод. Полуволновое напряжение Схема удвоителя состоит из двух диодов, двух конденсаторов и Источник входного напряжения переменного тока.

Во время положительного полупериод:

Принципиальная схема полуволнового удвоителя напряжения приведена на рисунок ниже.Во время положительного полупериода диод D ₁ вперед пристрастный. Таким образом, это позволяет электрическому ток через него. Этот ток будет течь к конденсатор С ₁ и заряжает его до пикового значения входного напряжения, т.е. V _м .

Однако ток не течет к конденсатору C ₂ , потому что диод D ₂ обратный пристрастный.Так диод D ₂ блокирует электрическую ток течет к конденсатору C ₂ . Следовательно, во время положительного полупериода конденсатор С ₁ заряжен, а конденсатор C ₂ не заряжен.

Во время отрицательного полупериод:

Во время отрицательный полупериод, диод D ₁ обратный пристрастный.Так что диод D ₁ не позволит электрическому ток через него. Следовательно, во время отрицательной половины цикла, конденсатор С ₁ заряжаться не будет. Однако обвинение (В _м ) хранится в конденсаторе С ₁ разряжается (отпускается).

Вкл. с другой стороны, диод D ₂ смещен в прямом направлении в течение отрицательного полупериода.Итак диод D ₂ пропускает через него электрический ток. Этот ток будет течь к конденсатору С ₂ и заряжает его. Конденсатор C ₂ заряжается до значения 2V _m , поскольку входное напряжение В _м и конденсатор С ₁ Напряжение В _м прибавляется к конденсатор С ₂ . Следовательно, в отрицательной половине цикла, конденсатор С ₂ заряжается обоими входными напряжение питания В _м и конденсатор С ₁ напряжение В _м .Следовательно, конденсатор С ₂ заряжается на 2В _м .

Если нагрузка подключена к цепи на выходной стороне, заряд (2В _м ) хранится в конденсаторе С ₂ разряжается и поступает на выход.

Во время следующий положительный полупериод, диод D ₁ идет вперед смещен, а диод D ₂ смещен в обратном направлении.Так что конденсатор C ₁ заряжается до _м В, тогда как конденсатор С ₂ заряжаться не будет. Однако заряд (2В _м ) хранится в конденсаторе С ₂ будет разряжаться и течет к выходной нагрузке. Таким образом полуволновой удвоитель напряжения управляет напряжением 2В _м до выходная нагрузка.

конденсатор C ₂ снова заряжается в следующем полупериоде.

напряжение (2В _м ), полученное на выходной стороне, составляет вдвое больше входного напряжения (В _м ).

конденсаторы C ₁ и C ₂ в полуволновом удвоителе напряжения заряжается в чередующихся полупериодах.

форма выходного сигнала полуволнового удвоителя напряжения почти похож на половину волновой выпрямитель с фильтром.Единственная разница в том, что Амплитуда выходного напряжения полуволнового удвоителя напряжения составляет вдвое больше амплитуды входного напряжения, но в полуволне выпрямитель с фильтром, амплитуда выходного напряжения такая же как амплитуда входного напряжения.

полуволна Удвоитель напряжения подает напряжение на выходную нагрузку в один цикл (положительный или отрицательный полупериод).В нашем полуволновой удвоитель напряжения подает напряжение на выходная нагрузка в течение положительных полупериодов. Следовательно, регулировка выходного сигнала полуволнового напряжения удвоитель плохой.

Преимущества полуволновой удвоитель напряжения

Высокая напряжения производятся от источника низкого входного напряжения без использования дорогие трансформаторы высокого напряжения.

Недостатки полуволновой удвоитель напряжения

Большой рябь (нежелательные колебания) присутствует на выходе сигнал.

• полнополупериодный удвоитель напряжения

The полноволновой Удвоитель напряжения состоит из двух диодов, двух конденсаторов и источник входного переменного напряжения.

Во время положительного полупериод:

Во время положительный полупериод входного сигнала переменного тока, диод D ₁ смещен вперед. Значит диод D ₁ позволяет электрический ток через него. Этот ток будет течь к конденсатор C ₁ и заряжает его до пикового значения входное напряжение I.е V _м .

Вкл. с другой стороны, диод D ₂ имеет обратное смещение во время положительный полупериод. Значит диод D ₂ не работает. пропустить через него электрический ток. Следовательно, конденсатор C ₂ не заряжен.

Во время отрицательного полупериод:

Во время отрицательный полупериод входного сигнала переменного тока, диод D ₂ смещен вперед.Значит диод D ₂ позволяет электрический ток через него. Этот ток будет течь к конденсатор C ₂ и заряжает его до пикового значения входное напряжение I.e. V _м .

Вкл. с другой стороны, диод D ₁ имеет обратное смещение во время отрицательный полупериод. Значит диод D ₁ не работает. пропустить через него электрический ток.

Таким образом, конденсатор С ₁ и конденсатор C ₂ заряжаются во время чередования полупериоды.

выходное напряжение снимается между двумя последовательно соединенными конденсаторы C ₁ и C ₂ .

Если нагрузка не подключена, выходное напряжение равно сумме конденсатора C ₁ напряжения и конденсатора C ₂ напряжение I.е. C ₁ + C ₂ = V _м + V _м = 2V _м . Когда нагрузка подключена к на выходных клеммах выходное напряжение _o В будет быть несколько меньше 2V _м .

цепь называется двухполупериодным удвоителем напряжения, потому что одна из выходные конденсаторы заряжаются каждую половину цикл входного напряжения.

утроитель напряжения можно получить, добавив еще один диодно-конденсаторный каскад на полуволновой удвоитель напряжения схема.

Во время первого положительный полупериод:

Во время первый положительный полупериод входного сигнала переменного тока, диод D ₁ смещен в прямом направлении, тогда как диоды D ₂ и D ₃ имеют обратное смещение.Следовательно, диод D ₁ пропускает через него электрический ток. Этот ток будет течь к конденсатору C ₁ и заряжает его до пика значение входного напряжения, т.е. V _м .

Во время отрицательного полупериод:

Во время отрицательный полупериод, диод D ₂ вперед смещены, тогда как диоды D ₁ и D ₃ являются обратный смещенный.Следовательно, диод D ₂ позволяет электрический ток через него. Этот ток будет течь к конденсатор С ₂ и заряжает его. Конденсатор С ₂ заряжается до удвоенного пикового напряжения на входе сигнал (2В _м ). Это потому, что заряд (В _м ) хранится в конденсаторе С ₁ разряжается во время отрицательный полупериод.

Следовательно, в конденсатор С ₁ напряжение (В _м ) и входное напряжение ( _В, В) добавлено к конденсатору С ₂ Т.е. напряжение конденсатора + входное напряжение = В _м + В _м = 2V _м . В итоге конденсатор С ₂ заряжает до 2В _м .

В течение секунды положительный полупериод:

Во время второй положительный полупериод, диод D ₃ является смещены вперед, тогда как диоды D ₁ и D ₂ имеют обратное смещение.Диод D ₁ имеет обратное смещение потому что напряжение на X отрицательное из-за заряженного напряжения V _м , поперек C ₁ и диод D ₂ имеет обратное смещение из-за его ориентация. В итоге напряжение (2В _м ) через конденсатор C ₂ разряжается. Это обвинение потечет к конденсатору C ₃ и зарядит его до то же напряжение 2В _м .

конденсаторы C ₁ и C ₃ включены последовательно, а выход напряжение снимается на двух последовательно соединенных конденсаторах C ₁ и C ₃ . Напряжение на конденсатор C ₁ – V _м и конденсатор C ₃ 2V _м . Таким образом, полное выходное напряжение равно сумма конденсатора C ₁ напряжения и конденсатора C ₃ напряжение I.е. C ₁ + C ₃ = V _м + 2V _м = 3V _м .

Следовательно, в полное выходное напряжение, полученное в утроителе напряжения, составляет 3В _м что в три раза больше подаваемого входного напряжения.

учетверитель напряжения можно получить, добавив еще один диодно-конденсаторный каскад в цепь утроителя напряжения.

Во время первого положительный полупериод:

Во время первый положительный полупериод входного сигнала переменного тока, диод D ₁ смещен в прямом направлении, тогда как диоды D ₂ , D ₃ и D4 имеют обратное смещение. Следовательно, диод D ₁ пропускает через него электрический ток. Этот ток будет течь к конденсатору C ₁ и заряжает его до пика значение входного напряжения I.е. V _м .

Во время первого отрицательный полупериод:

Во время первый отрицательный полупериод, диод D ₂ прямое смещение и диоды D ₁ , D ₃ и D ₄ имеют обратное смещение. Следовательно, диод D ₂ пропускает через него электрический ток. Этот ток будет течь к конденсатору С ₂ и заряжает его.Конденсатор C ₂ заряжается до удвоенного пикового напряжения входной сигнал (2В _м ). Это потому, что заряд (В _м ) хранится в конденсаторе С ₁ разряжается во время отрицательный полупериод.

Следовательно, в конденсатор С ₁ напряжение (В _м ) и входное напряжение ( _В, В) добавлено к конденсатору С ₂ Я.e Напряжение конденсатора + входное напряжение = В _м + В _м = 2V _м . В итоге конденсатор С ₂ заряжает до 2В _м .

В течение секунды положительный полупериод:

Во время второй положительный полупериод, диод D ₃ является прямое смещение и диоды D ₁ , D ₂ и D ₄ имеют обратное смещение.Диод D ₁ есть обратное смещение, потому что напряжение на X отрицательное из-за заряженное напряжение В _м , через C ₁ а, диод D ₂ и D ₄ являются обратное смещение из-за их ориентации. Как результат, напряжение (2 В _м ) на конденсаторе С ₂ разряжается. Этот заряд потечет на конденсатор C ₃ и заряжает его таким же напряжением 2В _м .

В течение секунды отрицательный полупериод:

Во время второй отрицательный полупериод, диоды D ₂ и D ₄ имеют прямое смещение, тогда как диоды D ₁ и D ₃ имеют обратное смещение. В итоге заряд (2В _м ) хранится в конденсаторе С ₃ разряжается. Этот заряд потечет на конденсатор C ₄ и зарядит он на такое же напряжение (2В _м ).

конденсаторы C ₂ и C ₄ включены последовательно, а выход напряжение снимается на двух последовательно соединенных конденсаторах C ₂ и C ₄ . Напряжение на конденсатор C ₂ составляет 2 В _м и конденсатор C ₄ 2V _м . Таким образом, полное выходное напряжение равно сумма конденсатора C ₂ напряжения и конденсатора C ₄ напряжение I.е. С ₂ + С ₄ = 2 В _м + 2V _м = 4V _м .

Следовательно, в полное выходное напряжение, полученное в счетчике напряжения, составляет 4В _м что в четыре раза больше приложенного входного напряжения.

Приложения умножителей напряжения

Напряжение множители используются в:

• Катод Рентгеновские трубки (ЭЛТ)
• Путешествие волновые трубки
• Лазер системы
• Рентген системы
• ЖК-дисплей подсветка
• вольт мощность расходные материалы
• Мощность расходные материалы
• Осциллографы
• Частица ускорители
• Ионные насосы
• Копировать станки

Полноволновой удвоитель, тройник и учетверитель напряжения

Заменяя два диода в мостовом выпрямителе конденсаторами, мы получаем двухполупериодный удвоитель напряжения, показанный на рисунке ниже.



Схема представляет собой пару однополупериодных выпрямителей противоположной полярности с выходом между ними. Один конденсатор заряжается до пикового напряжения переменного тока в положительном полупериоде, а другой – до пикового напряжения переменного тока в отрицательном полупериоде. Так как нагрузка подключена между этими двумя конденсаторами, она получает разность, равную 2 Vpeak. Поскольку C1 и C2 являются частью общей емкости резервуара и каждый заряжается за альтернативные полупериоды, весь резервуар получает импульс зарядки дважды за каждый цикл сети, так что это полноволновая схема.Два конденсатора на рисунке выше должны иметь удвоенную номинальную емкость конденсатора, используемого в традиционной мостовой схеме двухполупериодного выпрямителя, в которой используются четыре диода, соединенные мостом. Два конденсатора на рисунке выше также должны выдерживать в два раза больший пиковый пульсирующий ток, чем конденсатор, используемый в обычном двухполупериодном мостовом выпрямителе. Однако два конденсатора должны иметь только половину номинального напряжения, поскольку общее выходное напряжение делится между ними поровну. Для заданного тока нагрузки трансформаторы должны иметь одинаковую номинальную мощность в ВА или, другими словами, трансформатор, используемый для удвоителя напряжения, должен быть рассчитан на половину переменного напряжения, но в два раза больше тока, чем у эквивалентной схемы традиционного мостового выпрямителя.

Взяв полуволновой удвоитель напряжения и добавив еще один полуволновой выпрямитель, мы получим полнополупериодный утроитель напряжения, изображенный на рисунке ниже. Если мы возьмем выходы между двумя выпрямителями, то мы получим 3 Vpeak. Поскольку C2 и C3 являются каждой частью общей емкости резервуара и каждый заряжается в течение чередующихся полупериодов, это теперь квалифицируется как схема двухполупериодного выпрямителя.



Соединяя два полуволновых удвоителя напряжения параллельно, как показано на рисунке ниже, мы получаем двухполупериодный удвоитель напряжения.

При использовании трансформатора с центральным ответвлением можно получить несколько шин с различным напряжением. Пример такой топологии показан на рисунке ниже.

Выпрямители с умножением напряжения [- Техническая информация – Новости

Выпрямители с умножением напряжения [править]

Основная статья: Умножитель напряжения

См. Также: Удвоитель напряжения

Переключаемый полный мост / удвоитель напряжения.

Простой однополупериодный выпрямитель может быть построен в двух электрических конфигурациях с диодами, направленными в противоположных направлениях, одна версия подключает отрицательную клемму выхода непосредственно к источнику переменного тока, а другая подключает положительную клемму выхода непосредственно к источнику переменного тока. Электропитание переменного тока.Комбинируя оба этих параметра с отдельным сглаживанием выходного сигнала, можно получить выходное напряжение, почти вдвое превышающее пиковое входное напряжение переменного тока. Это также обеспечивает отвод посередине, что позволяет использовать такую ​​схему в качестве источника питания с раздельной шиной.

Вариантом этого является использование двух последовательно соединенных конденсаторов для сглаживания выходного сигнала на мостовом выпрямителе, а затем установка переключателя между средней точкой этих конденсаторов и одной из входных клемм переменного тока. При разомкнутом переключателе эта схема действует как обычный мостовой выпрямитель.Когда переключатель замкнут, он действует как выпрямитель с удвоением напряжения. Другими словами, это позволяет легко получить напряжение примерно 320 В (± 15%, прибл.) Постоянного тока от любого источника питания 120 В или 230 В в мире, которое затем можно подать в относительно простой коммутируемый режим. источник питания. Однако для заданной желаемой пульсации значение обоих конденсаторов должно быть вдвое больше, чем значение одного конденсатора, требуемого для обычного мостового выпрямителя; когда переключатель замкнут, каждый из них должен фильтровать выход полуволнового выпрямителя, а когда переключатель разомкнут, два конденсатора соединены последовательно с эквивалентной величиной, равной половине одного из них.

Умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона

Для создания умножителя напряжения можно добавить каскадные диодные и конденсаторные каскады (схема Кокрофта-Уолтона). Эти схемы способны создавать потенциал выходного постоянного напряжения, примерно в десять раз превышающий пиковое входное напряжение переменного тока, что на практике ограничивается токовой емкостью и проблемами регулирования напряжения. Диодные умножители напряжения, часто используемые в качестве промежуточного каскада повышения или первичного источника высокого напряжения (ВН), используются в источниках питания высоковольтных лазеров, питающих устройствах, таких как электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) (например, те, которые используются в телевидении на ЭЛТ, радарах и сонарах. дисплеев), устройства для усиления фотонов, используемые в усилителях изображения и фотоумножителях (ФЭУ), и радиочастотные (RF) устройства на основе магнетронов, используемые в радиолокационных передатчиках и микроволновых печах.До появления полупроводниковой электроники в бестрансформаторных вакуумных ламповых приемниках, питаемых непосредственно от источника переменного тока, иногда использовались удвоители напряжения для генерации примерно 300 В постоянного тока из линии электропередачи 100–120 В.

Количественная оценка выпрямителей [править]

В этом разделе отсутствует информация о коэффициентах преобразования, по крайней мере, для трехфазного полуволнового и двухполупериодного выпрямителей, поскольку эти выпрямители имеют свои собственные секции в эта статья.. Пожалуйста, разверните раздел, чтобы включить эту информацию. Более подробная информация может быть на странице обсуждения. (октябрь 2017 г.)

Несколько соотношений используются для количественной оценки функции и производительности выпрямителей или их выхода, включая коэффициент использования трансформатора (TUF), коэффициент преобразования ( η ), коэффициент пульсации, форму фактор и пик-фактор. Двумя основными показателями являются постоянное напряжение (или смещение) и пульсирующее напряжение пик-пик, которые являются составными компонентами выходного сигнала.

Коэффициент преобразования (также называемый «коэффициентом выпрямления» и, что сбивает с толку, «КПД») η определяется как отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности от источника переменного тока. Даже с идеальными выпрямителями это соотношение меньше 100%, потому что некоторая выходная мощность является мощностью переменного тока, а не постоянного тока, что проявляется в виде пульсации, наложенной на форму сигнала постоянного тока. Это соотношение можно улучшить с помощью схем сглаживания, которые уменьшают пульсации и, следовательно, уменьшают содержание переменного тока на выходе.Коэффициент преобразования уменьшается из-за потерь в обмотках трансформатора и рассеяния мощности в самом выпрямительном элементе. Это соотношение не имеет большого практического значения, потому что за выпрямителем почти всегда следует фильтр для увеличения постоянного напряжения и уменьшения пульсаций. В некоторых трехфазных и многофазных приложениях коэффициент преобразования достаточно высок, поэтому схемы сглаживания не нужны. ^[6] В других схемах, таких как схемы нагревателя накала в электронике вакуумных ламп, где нагрузка почти полностью резистивная, схема сглаживания может быть опущена, поскольку резисторы рассеивают мощность как переменного, так и постоянного тока, поэтому потеря мощности не происходит.

Для однополупериодного выпрямителя коэффициент очень скромный.

Таким образом, максимальный коэффициент преобразования для однополупериодного выпрямителя равен

Точно так же для двухполупериодного выпрямителя

Трехфазные выпрямители, особенно трехфазные двухполупериодные выпрямители, имеют гораздо более высокие коэффициенты преобразования, поскольку пульсации по сути меньше.

Для трехфазного однополупериодного выпрямителя,

Для трехфазного двухполупериодного выпрямителя,

Конфигурация схемы выпрямителя с удвоителем напряжения.

Контекст 1

… кроме того, он может минимизировать дополнительные потери, вносимые многокаскадными выпрямителями, которые значительны при низких уровнях мощности. Конфигурация выпрямителя с удвоителем напряжения изображена на рисунке 1. Пусть на выпрямитель поступает синусоидальный сигнал, который может быть выражен как í µí ± £ í µí ± –í µí ± ›= í µí ± í µí ° ´í µí ° ¶ sin í µí¼” í µí ± ¡, где VAC – амплитуда и ω – частота входного сигнала. …

Контекст 2

… смоделированный и измеренный S11 как функция уровня входной мощности показан на рис. 10 на двух разных частотах. Видно, что выпрямитель хорошо согласован с уровнями входной мощности от -30 до -5 дБм на 0,9 ГГц, тогда как оптимальный уровень входной мощности на 1,85 ГГц составляет от -20 дБм до -5 дБм. Эффективность преобразования на этих двух частотах в зависимости от уровня входной мощности приведена на рис. 11 (а). Это может быть …

Контекст 3

… уровень мощности показан на рис.10 на двух разных частотах. Видно, что выпрямитель хорошо согласован с уровнями входной мощности от -30 до -5 дБм на 0,9 ГГц, тогда как оптимальный уровень входной мощности на 1,85 ГГц составляет от -20 дБм до -5 дБм. Эффективность преобразования на этих двух частотах в зависимости от уровня входной мощности приведена на рис. 11 (а). Видно, что максимальная эффективность на 0,9 ГГц составляет около 67% с входом -5 дБм, а максимальная эффективность на 1,85 ГГц составляет около 53% с входом -10 дБмВт. Смоделированная эффективность преобразования в зависимости от уровня входной мощности при различных сопротивлениях нагрузки показана на рис.11 (б). Можно видеть, что для значения нагрузки от 10 кОм …

Контекст 4

… две частоты в зависимости от уровня входной мощности показаны на рис. 11 (a). Видно, что максимальная эффективность на 0,9 ГГц составляет около 67% с входом -5 дБм, а максимальная эффективность на 1,85 ГГц составляет около 53% с входом -10 дБмВт. Смоделированная эффективность преобразования в зависимости от уровня входной мощности при различных сопротивлениях нагрузки показана на рисунке 11 (b). Видно, что для значения нагрузки от 10 кОм до 80 кОм КПД относительно стабилен для уровня входной мощности от -30 дБм до -15 дБмВт и варьируется от 40% до 60% для уровня входной мощности от -15. дБм до -5 дБм.Кроме того, многотональные входные сигналы могут повысить общую эффективность преобразования выпрямителя, который имеет …

Контекст 5

… общую входную РЧ-мощность, как показано в (10 Эта статья была принята для публикации в следующем выпуске этого журнала, но не отредактирован полностью. Перед окончательной публикацией содержание может измениться. Цитата: DOI 10.1109 / TAP.2016.2565697, Транзакции IEEE по антеннам и распространение. ТРАНЗАКЦИИ IEEE ПО АНТЕННАМ И РАСПРОСТРАНЕНИЮ 7 Рис.13. Смоделированные и измеренные S11 предлагаемого выпрямителя в зависимости от сопротивления нагрузки на двух частотах и ​​двух уровнях входной мощности. Рис. 14. Смоделированная и измеренная эффективность преобразования ВЧ в постоянный ток предлагаемого выпрямителя в зависимости от сопротивления нагрузки на двух частотах и ​​двух входных мощностях …

Контекст 6

… полностью отредактирован. Контент может измениться до окончательной публикации. Информация для цитирования: DOI 10.1109 / TAP.2016.2565697, IEEE Transactions on Antennas and Propagation IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGAGATION 7 Рис.13. Смоделированные и измеренные S11 предлагаемого выпрямителя в зависимости от сопротивления нагрузки на двух частотах и ​​двух уровнях входной мощности. Рис. 14. Смоделированная и измеренная эффективность преобразования ВЧ в постоянный ток предлагаемого выпрямителя в зависимости от сопротивления нагрузки на двух частотах и ​​двух входных мощностях …

Контекст 7

… комбинации отдельных одиночных полос входные мощности. Смоделированная эффективность преобразования предлагаемого выпрямителя для одночастотного входного сигнала, трехтонального входного сигнала и шеститонального входного сигнала изображена на рис.12. Видно, что максимальная эффективность преобразования достигает 80%, если ректенна может принимать сигналы в шести диапазонах одновременно. В этом случае общее повышение эффективности преобразования составляет примерно …

Контекст 8

… демонстрирует, что характеристики выпрямителя поддерживаются для широкого диапазона сопротивления нагрузки, смоделированного и измеренного S11 на двух частотах. и два уровня входной мощности показаны на рис. 13 как функция сопротивления нагрузки.Частоты и уровни входной мощности в этом сценарии составляют 0,9 ГГц, 1,85 ГГц, -10 дБмВт и -20 дБмВт соответственно. Видно, что на разных частотах и ​​уровнях входной мощности выпрямитель хорошо работает в широком диапазоне импеданса нагрузки от 10 кОм до 80 кОм, что демонстрирует, что …

Контекст 9

… дБм соответственно. Видно, что при разных частотах и ​​уровнях входной мощности выпрямитель хорошо работает в широком диапазоне импеданса нагрузки от 10 кОм до 80 кОм, что демонстрирует уменьшение влияния изменяющейся нагрузки.Зависимый от нагрузки КПД преобразования на двух частотах и ​​двух уровнях входной мощности показан на рисунке 14. Видно, что КПД превышает 50% (на частоте 0,9 ГГц, -10 дБмВт на входе) и 40% (на частоте 1,85 ГГц). , Вход -10 дБмВт) соответственно для сопротивления нагрузки от 10 кОм до 75 кОм. КПД превышает 30% (на 0,9 ГГц, входной сигнал -20 дБм) и 20% (на 1,85 ГГц, входной сигнал -20 дБмВт) для диапазона нагрузок от 15 кОм до 90 кОм. Это …

Контекст 10

… ГГц, -10 дБм на входе) и 40% (при 1.85 ГГц, вход -10 дБмВт) соответственно для сопротивления нагрузки от 10 кОм до 75 кОм. КПД превышает 30% (на 0,9 ГГц, входной сигнал -20 дБм) и 20% (на 1,85 ГГц, входной сигнал -20 дБмВт) для диапазона нагрузок от 15 кОм до 90 кОм. Показано, что характеристики выпрямителя действительно сохраняются для a (a) (b) Рис. 15. (a) Развитие конструкции; Поперечный диполь в форме галстука-бабочки модифицирован в самокомплементарный логопериодический поперечный диполь с новой питающей структурой и кольцевой кольцевой структурой.(b) Предлагаемая антенна с оптимизированными размерами в двух проекциях. широкий диапазон нагрузочного сопротивления, который очень важен во многих реальных …

Контекст 11

… может измениться до окончательной публикации. Информация для цитирования: DOI 10. 1109 / TAP.2016 Подложка с относительной диэлектрической проницаемостью 4,4 и толщиной 1,6 мм. Размер печатной платы выбран как 160 × 160 мм 2, что равно 0,29λ0 × 0,29λ0 на частоте 550 МГц. Радиус и угол формы бабочки выбраны равными 75 мм и 85ᵒ соответственно.Как показано на рис. 15 (а), две пары диполей-бабочек изготовлены с обеих сторон печатной платы и ортогональны друг другу. Внутренний провод коаксиального кабеля 50 Ом подводится к верхнему металлу антенны, а внешний проводник соединяется с нижним металлом. Смоделированная S11 эталонной кросс-дипольной антенны с галстуком-бабочкой изображена на рис. 16. Она может …

Контекст 12

… Как показано на рис. 15 (а), две пары изогнутых стяжные диполи выполнены на обеих сторонах печатной платы и ортогональны друг другу.Внутренний провод коаксиального кабеля 50 Ом подводится к верхнему металлу антенны, а внешний проводник соединяется с нижним металлом. Смоделированная S11 эталонной кросс-дипольной антенны с галстуком-бабочкой изображена на рис. 16. Можно видеть, что предложенный кросс-диполь с галстуком-бабочкой резонирует на частоте 1 ГГц с широкой полосой пропускания (400 МГц), но характеристики согласования импеданса не соответствуют очень хорошо (S11> -8 дБ). Чтобы охватить более широкую полосу пропускания на более высоких частотах (до 2,5 ГГц), поперечный диполь типа «бабочка» преобразован в частотно-независимый логопериодический крест…

Контекст 13

… можно увидеть, что предложенный поперечный диполь типа «бабочка» резонирует на частоте 1 ГГц с широкой полосой пропускания (400 МГц), но характеристики согласования импеданса не очень хорошие (S11> -8 дБ ). Чтобы охватить более широкую полосу пропускания на более высоких частотах (до 2,5 ГГц), поперечный диполь типа «бабочка» модифицируется на частотно-независимый логопериодический поперечный диполь, как показано на рис. 15 (а). Количество зубцов (n) выбрано равным 18, а коэффициент интервала (τ) выбран равным 0.9. Согласно теории [24], радиус n-х зубцов (Rn) получается путем умножения радиуса (n-1) -ых зубцов (Rn-1) на коэффициент интервала, как указано в ..

Контекст 14

… самая низкая резонансная частота самокомплементарной логопериодической антенны обычно определяется радиусом самых внешних зубцов, который составляет приблизительно λ0 / 4 в длину. Таким образом, как показано на рисунке 16, частота отсечки предлагаемого логопериодического кросс-диполя (R1 = 75 мм) составляет около 1 ГГц, а активная область находится между 1 ГГц и 2.5 ГГц. Но средний уровень смоделированного S11 составляет около -7,5 дБ, что означает, что сопротивление не очень хорошо согласовано. Чтобы улучшить характеристики антенны, новая структура питания …

Контекст 15

… 1 ГГц и 2,5 ГГц. Но средний уровень смоделированного S11 составляет около -7,5 дБ, что означает, что сопротивление не очень хорошо согласовано. Чтобы улучшить характеристики антенны, используется новая структура питания, использованная в [25], которая может создавать поле двойного CP-излучения и улучшать характеристики обычного кросс-диполя.Как показано на рис. 15 (а), пара диполей соединена печатной структурой с пустой четвертью кольца для создания 90-градусной фазовой задержки и создания поля излучения с правой круговой поляризацией (RHCP) на передней стороне. антенны и левой круговой поляризации (LHCP) Рис. 16 и 17 соответственно. Видно, что используется согласование …

Context 16

… обычного кросс-диполя. Как показано на рис. 15 (а), пара диполей соединена печатной структурой с пустой четвертью кольца для создания 90-градусной фазовой задержки и создания поля излучения с правой круговой поляризацией (RHCP) на передней стороне. антенны и левой круговой поляризации (LHCP) Рис.16 и 17 соответственно. Можно видеть, что эффективность согласования была улучшена за счет использования этой новой техники кормления. Средний уровень S11 по всей полосе пропускания был улучшен с -7,5 дБ до -12 дБ. Кроме того, полосы пропускания CP предлагаемой антенны для осевого отношения (AR) менее 3 дБ составляют 1,55–1,65 ГГц, 1,85–1,95 ГГц, 2,05 …

Контекст 17

… покрывают полосы частот ниже 1 ГГц на печатной плате создается кольцевая кольцевая структура с зазором 0.5 мм до внешнего края антенны. Кольцевое кольцо разделено пополам и нанесено на обе стороны печатной платы и электрически соединено с помощью двух проводящих отверстий, как показано на рис. 15 (b). Полное кольцо соединяется с краем антенны и становится излучателем на более низких частотах [26]. Распределение поверхностного тока на интересующих частотах показано на рис. 18. Можно видеть, что ток течет через кольцевую структуру и внешние зубцы антенны, когда частота ниже 1 ГГц, т.е…

Контекст 18

… антенна. Кольцевое кольцо разделено пополам и нанесено на обе стороны печатной платы и электрически соединено с помощью двух проводящих отверстий, как показано на рис. 15 (b). Полное кольцо соединяется с краем антенны и становится излучателем на более низких частотах [26]. Распределение поверхностного тока на интересующих частотах показано на рис. 18. Можно видеть, что ток течет через кольцевую структуру и внешние зубцы антенны, когда частота ниже 1 ГГц, что подтверждает предложенное…

Контекст 19

… окончательный вариант предлагаемой антенны показан на Рис. 15 (b) с оптимизированными размерами. Смоделированные и измеренные S11 и осевое отношение предложенной антенны показаны на рис. 16 и 17. Можно видеть, что результаты достаточно хорошо согласуются, и дополнительная полоса от 550 МГц до 950 МГц создается путем добавления этой кольцевой структуры. Полоса пропускания CP также охватывает более низкие частоты (0,65 …

Контекст 20

… Окончательный дизайн предлагаемой антенны показан на рис. 15 (б) с оптимизированными размерами. Смоделированные и измеренные S11 и осевое отношение предложенной антенны показаны на рис. 16 и 17. Можно видеть, что результаты достаточно хорошо согласуются, и дополнительная полоса от 550 МГц до 950 МГц создается путем добавления этой кольцевой структуры. Полоса пропускания CP также охватывает более низкие частоты (0,65–0,75 ГГц и 0,9 ГГц). Поскольку размеры печатной платы и самокомплементарной логопериодической структуры фиксированы, это единственный параметр…

Контекст 21

… логопериодическая структура фиксирована, единственный параметр, влияющий на производительность, – это зазор между антенной и кольцевым кольцом. Для диапазона значений от 0,3 до 1 мм влияние на производительность относительно невелико, поэтому параметрическое исследование здесь не показано. Смоделированные и измеренные реализованные коэффициенты усиления антенны показаны на рис. 19. Смоделированные трехмерные диаграммы направленности антенны на частотах 550 МГц и 2,45 ГГц показаны на рис.20. Показано, что предлагаемая антенна покрывает желаемые частоты и имеет двойные характеристики CP для большинства частот (кроме 0,55 ГГц и 2,45 ГГц), а также имеет двунаправленную диаграмму направленности и компактные размеры. Половина …

Что такое двойное напряжение? Определение, полуволновой удвоитель напряжения, двухполупериодный удвоитель напряжения, преимущества, недостатки и области применения Voltage Double

Определение : Схема умножителя, которая генерирует выходное напряжение постоянного тока, амплитуда которого в два раза превышает максимальную амплитуду входного напряжения переменного тока, известна как Удвоитель напряжения .Схема показывает свою необходимость во всех таких приложениях, где требуется высокий уровень напряжения, когда входной источник имеет низкую амплитуду.

Здесь само название указывает, что он генерирует напряжение, имеющее пиковое значение, вдвое превышающее пик на входе на выходе.

Цепи удвоителя напряжения

в основном характеризуются как:

Давайте сначала разберемся с полуволновым удвоителем напряжения.

Полуволновой удвоитель напряжения

На рисунке ниже показана схема полуволнового удвоителя напряжения:

Схема состоит из двух диодов D ₁ и D ₂ , двух конденсаторов C ₁ и C ₂ и источника переменного напряжения.Это входное переменное напряжение удваивается схемой, и на выходе достигается сигнал постоянного тока двойной амплитуды.

Давайте теперь разберемся, как это происходит:

При подаче положительной половины входного сигнала диод D ₁ смещается в прямом направлении. Из-за этого он ведет себя как короткое замыкание и через диод течет ток. Этот ток заряжает конденсатор C ₁ до пикового значения приложенного входного сигнала.

При этом положительная половина входного сигнала смещает диод D ₂ в обратном направлении.Из-за этого ток не проходит через эту часть цепи. Следовательно, C ₂ не взимается.

Из-за отсутствия обратного пути для тока, заряд конденсатора C ₁ не разряжается. Следовательно, C ₁ сохраняет заряд из-за своей способности накапливать энергию.

При подаче отрицательной половины входного сигнала диод D ₂ выходит в прямом смещении, хотя D ₁ падает в обратном смещении.

Из-за обратного смещения D ₁ конденсатор C ₁ не заряжается. Однако конденсатор C ₁ теперь разряжается. В то время как C ₂ заряжается из-за прямого смещения диода D ₂ .

Конденсатор C ₂ , присутствующий в цепи зарядов, будет заряжаться, но с удвоенным пиком приложенного входного напряжения, то есть 2 В _м . Это происходит потому, что добавляется напряжение разряда конденсатора C ₁ и приложенное входное напряжение.

Следовательно, создается напряжение, которое в два раза превышает пиковое значение приложенного входного напряжения, то есть 2 В _м . Теперь заряд конденсатора разряжается через нагрузку. Следовательно, достигается выход постоянного тока с пиком 2 В _м .

В случае полуволнового удвоителя напряжения следует иметь в виду, что выходная мощность не увеличивается быстро. Но с каждым применяемым входным циклом он медленно растет.

Другой фактор заключается в том, что конденсатор С ₂ заряжается всего за половину цикла.Таким образом, разрядное напряжение состоит из частоты пульсаций (нежелательных колебаний), которая эквивалентна частоте питания подаваемого входного сигнала.

На рисунке ниже показаны формы входных и выходных сигналов полуволнового удвоителя напряжения:

Давайте теперь разберемся с двухполупериодным удвоителем напряжения.

Полноволновой удвоитель напряжения

На рисунке ниже показана схема двухполупериодного удвоителя напряжения:

Схема имеет источник переменного тока, два конденсатора C ₁ и C ₂ и два диода D ₁ и D ₂ .

Давайте посмотрим на работу схемы:

Когда подается положительная половина питания, диод D ₁ смещается в прямом направлении. Это прямое напряжение заряжает конденсатор C ₁ до максимального значения приложенного входного напряжения V _m .

В этом конкретном цикле D ₂ смещается в обратном направлении, в результате чего через него не протекает ток. Следовательно, конденсатор C ₂ не будет заряжаться.

При подаче отрицательного полупериода сигнала диод D ₂ будет смещен в прямом направлении.Однако теперь D ₁ перейдет в состояние обратного смещения. Из-за прямого смещения, приложенного к D ₂ , ток, протекающий по цепи, будет заряжать конденсатор C ₂ до V _m . Однако конденсатор C ₁ на этот раз не будет заряжен из-за обратного смещения D ₁ .

Поскольку два конденсатора образуют последовательное соединение. Таким образом, достигнутый выход будет V _m + V _m , то есть 2V _m . Однако при наличии нагрузки этот выходной сигнал будет немного меньше, чем в состоянии холостого хода (2V _m ).

На рисунке ниже показаны формы входных и выходных сигналов двухполупериодного удвоителя напряжения:

Преимущества удвоителя напряжения

• Это исключает использование трансформатора высокого напряжения. Поскольку он изменяет низкое напряжение на высокое с низкой скоростью.
• Умножение напряжения может быть значительно увеличено за счет каскадирования таких цепей.

Недостатки удвоителя напряжения

• Имеющийся выходной сигнал имеет нежелательные колебания, называемые рябью.

Применение удвоителя напряжения

Удвоители напряжения широко используются в электронно-лучевых трубках, в рентгеновских и радиолокационных системах наряду с подсветкой ЖК-дисплеев, в лазерных системах, осциллографах и т. Д.

Умножители напряжения

– полуволновый удвоитель напряжения, утроитель напряжения, счетверитель напряжения

В схеме умножителя напряжения два или более пиковых выпрямителя соединены каскадом для создания постоянного напряжения, равного умножителю пиковых входных напряжений В _p i.е., 2 V _p , 3 V _p , 4 V _p .

ДВИГАТЕЛЬ ПОЛОВИННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Умножитель напряжения, выход которого постоянный ток напряжение в два раза превышает пиковое значение переменного тока. входное напряжение, называется удвоителем напряжения ниже. На рисунке показана схема полуволнового удвоителя напряжения.

Полуволновой удвоитель напряжения

Во время положительного полупериода входного сигнала диод DI проводит, и диод D ₂ отключается, заряжая конденсатор CI до пикового выпрямленного напряжения i.е., В _м . Во время отрицательного полупериода диод D ₁ отключается, а диод D ₂ проводит зарядный конденсатор C ₂ . Можно отметить, что во время отрицательного полупериода напряжение на конденсаторе C, _1, , последовательно с входным напряжением. Следовательно, полное напряжение, подаваемое на конденсатор C ₂ , равно 2V _m во время отрицательного полупериода.

На следующем положительном полупериоде диод D ₂ будет непроводящим, и конденсатор разрядится через нагрузку. Если к конденсатору C ₂ не подключена нагрузка, оба конденсатора остаются заряженными до своих полных значений (т. Е. C ₁ до В _м и C ₂ до 2 В _м ). Можно отметить, что оба диода D ₁ и D ₂ имеют пиковое обратное напряжение (PIV) 2V _m каждый.

Двухполупериодный удвоитель напряжения

На рисунке выше показана другая схема удвоителя напряжения, известная как двухполупериодный удвоитель напряжения. В этой цепи во время положительного полупериода переменного тока входное напряжение, диод D ₁ проводит зарядный конденсатор CI до пикового напряжения В _м с соблюдением полярности. Диод D ₂ в это время отключен.
Во время отрицательного полупериода диод D ₂ проводит (в то время как D ₁ находится в отключенном состоянии) зарядный конденсатор C ₂ до В _м .Если к выходу подключена нагрузка, то выходное напряжение равно 2V _m . Однако, если нагрузка подключена, то напряжение будет меньше 2V _m .

ТРАПЛЕР НАПРЯЖЕНИЯ

Во время первого положительного полупериода конденсатор C ₁ заряжается через диод D ₁ до пикового напряжения В _м . Во время отрицательного полупериода конденсатор C ₂ заряжается через диод D ₂ до удвоенного пикового напряжения 2V _m , создаваемого суммой напряжений на конденсаторе C ₁ и входе сигнал.

Схема тройника напряжения

Во время второго положительного полупериода диод D ₂ проводит, и напряжение на конденсаторе C ₂ заряжает конденсатор C ₃ до того же 2V _m пиковое напряжение. При тройном выходном сигнале C ₁ и C ₃ , соединенных последовательно, выходное напряжение в три раза превышает входное напряжение.

ЧЕТВЕРКА НАПРЯЖЕНИЯ

Добавление еще одной секции диод-конденсатор к тройнику напряжения дает выходное напряжение, в четыре раза превышающее пиковое напряжение.Принципиальная схема показана на рисунке ниже.

Счетверенная схема напряжения

В такой схеме C ₁ заряжается до В _м , через D ₁ , C ₂ заряжается через D ₂ , C ₃ и C ₄ заряжается через D4, C ₂ , C ₃ и C ₄ заряжается через 2V _m .Выходные данные 4 V _м взяты для C ₂ и C ₄ .

Частота пульсаций в два раза больше входной частоты.

Теоретически не существует верхнего предела возможного увеличения напряжения. Но на практике есть предел, потому что общая емкость становится большой, чтобы поддерживать желаемый постоянный ток. мощность, за исключением очень легких нагрузок.

Приложение

Умножители напряжения используются в высоковольтных и слаботочных устройствах, например, для ускорения в электронно-лучевой трубке.Обычно они используются там, где напряжение питания и нагрузка остаются постоянными.

Что такое удвоитель напряжения? – Типы и сравнение полуволнового и двухполупериодного удвоителя напряжения

Удвоитель напряжения – это устройство, которое выдает удвоенного пикового напряжения ( максимальное напряжение ). Он состоит из схемы конденсаторного фильтра, которая выдает двойное постоянное напряжение по сравнению с пиковым входным переменным напряжением. Удвоители напряжения имеют большое значение в устройствах, требующих высокого напряжения и низкого тока.Некоторые из устройств, которые попадают в эту категорию, включают электронно-лучевые осциллографы , кинескоп , используемые в телевизионных приемниках и дисплеях компьютера .

Полуволновой удвоитель напряжения

Полуволновой удвоитель напряжения состоит из двух диодов D1 и D2 и двух конденсаторов C1 и C2. Когда положительный цикл переменного тока приближается к цепи, верхняя часть вторичной обмотки трансформатора является положительной, а нижняя часть вторичной обмотки – отрицательной.Это заставляет диод D1 работать в режиме прямого смещения.

Когда диод D1 смещен в прямом направлении, он ведет себя как короткое замыкание, и, таким образом, конденсатор C1 начинает заряжаться. Пусть напряжение переменного тока равно V _smax , тогда конденсатор C1 также заряжается до своего пикового значения, то есть V _smax. Полярность напряжения на конденсаторе C1 показана на схеме ниже.

Во время положительной половины цикла переменного тока диод D2 смещен в обратном направлении, таким образом, диод D2 становится разомкнутой цепью, а конденсатор C2 остается незаряженным.

Это происходит потому, что, когда верхняя часть вторичной обмотки трансформатора положительна, клемма P диода D1 положительна, а клемма N отрицательна, что приводит к прямому смещению диода. Напротив, N-вывод диода D2 положительный, а его P-вывод отрицательный, что вызывает обратное смещение диода D2.

Во время отрицательного полупериода сигнала переменного тока диод D1 будет смещен в обратном направлении, потому что в этом случае верх вторичной обмотки трансформатора является отрицательным, а низ вторичной обмотки трансформатора положительным.

Следовательно, диод D2 будет смещен в прямом направлении. Таким образом, конденсатор C1 не будет заряжаться во время отрицательного полупериода, в то время как конденсатор C2 будет заряжен до своего пикового значения.

Чтобы определить напряжение на конденсаторе C2, применим закон Кирхгофа к цепи, начиная с нижней точки вторичной обмотки трансформатора и двигаясь по часовой стрелке.

-V _smax – V _c1 – V _c2 = 0

или V _c2 = V _smax + V _C1

= V _smax + V _smax

= 2 В _smax

Теперь конденсатор C1 заряжается до _smax В, а конденсатор C2 заряжается до 2V _smax. Во время отрицательной половины сигнала переменного тока, когда диод D2 смещен в обратном направлении, конденсатор разряжается через нагрузку. Таким образом, полученное таким образом выходное напряжение составляет 2 В _smax. Таким образом, создаваемое таким образом выходное напряжение вдвое превышает входное переменное напряжение, поэтому оно называется удвоителем напряжения .

Двухполупериодный удвоитель напряжения

В двухполупериодном выпрямителе, когда положительный цикл сигнала переменного тока подается на вторичную обмотку трансформатора, диод D1 смещается в прямом направлении, и конденсатор C1 начинает заряжаться.Конденсатор C1 заряжается до своего пикового напряжения, то есть V _smax . И диод D2 будет смещен в обратном направлении в течение первой половины сигнала переменного тока. Таким образом, диод D2 будет разомкнутой цепью, поэтому конденсатор C2 не будет заряжаться во время этой фазы входного переменного тока.

Когда отрицательный полупериод переменного тока применяется к схеме двухполупериодного удвоителя напряжения, диод D2 будет смещен в прямом направлении. Благодаря этому конденсатор С2 начинает заряжаться. Он будет заряжаться до своего пикового значения, а полярность будет такой же, как показано на диаграмме.

Теперь оба конденсатора C1 и C2 заряжены до максимального значения Vsmax. Когда нагрузка подключена к выходной клемме, конденсатор разряжается через нагрузку. Таким образом, общее напряжение будет иметь вид: –

Общее напряжение = Напряжение на C1 (В _c1 ) + Напряжение на C2 (В _c2 )

Напряжение на нагрузке (В _L ) = Vsmax + Vsmax

В _L = 2 В _smax

Таким образом, окончательное выходное напряжение вдвое превышает входное.Таким образом, он называется двухполупериодным удвоителем напряжения.

Преимущество полноволнового удвоителя напряжения перед полуволновым удвоителем напряжения

Частота пульсаций выходного сигнала, полученного с помощью двухполупериодного удвоителя напряжения , равна удвоенной частоты пульсаций выходного сигнала, полученного с помощью схемы полуволнового удвоителя напряжения . Таким образом, эти более высокие частоты пульсации могут быть легко отфильтрованы по сравнению с пульсациями низких частот.

Недостаток полноволнового удвоителя напряжения по сравнению с полуволновым удвоителем напряжения

Единственным недостатком двухполупериодного удвоителя напряжения является то, что он не обеспечивает общей точки между входными и выходными линиями для заземления . А в случае полуволнового удвоителя напряжения между входными и выходными линиями есть общая точка. Таким образом, заземление схемы возможно и проще в случае схемы полуволнового удвоителя напряжения.

В приведенной ниже таблице представлено сравнение полуволнового удвоителя напряжения и двухполупериодного удвоителя напряжения. Хотя обе схемы обеспечивают двойное напряжение питания, каждая из этих двух схем имеет некоторые преимущества и недостатки. Таким образом, его следует использовать в приложении с учетом его плюсов и минусов.

Сравнение полуволновых и полноволновых удвоителей напряжения

Параметры	Полуволновый удвоитель напряжения	Полноволновой удвоитель напряжения
Частота пульсации	Частота входного сигнала (f)	Двойная частота входного сигнала (2f)
Содержание пульсации	Высокая	Низкая
Регулировка напряжения	Плохое	Лучше, чем полуволновой удвоитель напряжения
Общая точка между входными и выходными линиями для заземления	Доступно	Недоступно
Максимальное напряжение на каждом конденсаторе	2Vsmax	Vsmax
Рейтинг PIV	2Vsmax	2Vsmax

Кроме того, мы можем получить даже трехкратное и четырехкратное входное напряжение.