Однополупериодный удвоитель напряжения

Термин «однополупериодный удвоитель напряжения» первой из рассматриваемых нами схем умножителей, показывает, что выходное постоянное напряжение здесь примерно вдвое превышает значение напряжения в обычном однополупериодном выпрямителе с емкостным фильтром.

Схема удвоителя с положительным выходным напряжением представлена на рис. 2.20. Если требуется отрицательное напряжение, то оно может быть получено изменением полярности включения диодов. Представленный удвоитель содержит трансформатор, который может быть

Умножители напряжения

На рис. 2.18 показан обычный одпогюлулернодный выпрямитель, в котором выходное напряжение (Eovi) больше действующего значения напряжения на вторичной обмотке

 

Источник: 44 источника электропитания

Умножители напряжения

В популярной форме изложены основные сведения об источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры

При росте тока нагрузки выходное напряжение уменьшается. Это проще всего можно объяснить, использовав постоянные времени, характеризующие скорости заряда и разряда конденсатора С1. Постоянная времени заряда мала, так как ток заряда конденсатора последовательно течет по вторичной обмотке трансформатора, резистору R, включенному для ограничения импульсного тока диода, и диоду VD1. Суммарное сопротивление этих элементов непе.мико, таи как диод VD1 в процессе заряда конденсатора находится в проводящем состоянии, а значение сопротивления /резистора R не превышает десятков   ом.   Разрядный  ток

конденсатора замыкается через нагрузку, полное сопротивление которой обычно в несколько сот раз превышает сопротивление зарядной цепи конденсатора. Чем меньше сопротивление разрядной цепи, тем больше ток разряда конденсатора и меньше выходное напряжение выпрямителя.

Выпрямители с умножением напряжения часто применяются на практике, и все они имеют одну общую характерную черту, а именно для увеличения выходного напряжения в них используются конденсаторные накопители заряда. На рис. 2.19 представлено условное обозначение умножителя

Умножители напряжения
условное обозначение умножителяСхема удвоителя

выпрямителей в каждом из полупериодов является тот или другой конденсатор, заряжаемый до амплитудного значения входного напряжения, а напряжения на конденсаторах суммируются, обеспечивая удвоенное выходное напряжение. Когда напряжение в точке А относительно точки В положительно, конденсатор С1 заряжается от сети через проводящий диод VD1. Напряжение на нем почти достигает амплитуды входного напряжения. В следующий полупериод входного напряжения точка А отрицательна по отношению к В. Поэтому проводит диод VD2 и конденсатор С2 заряжается до амплитудного значения входного напряжения с полярностью, указанной на рисунке. Выходное напряжение равно сумме напряжений на конденсаторах. Емкости конденсаторов С1 и С2, как правило, равны, так же как равны сопротивления резисторов R1 и R2. Значение сопротивления Rs мало и в зависимости от конкретных применений варьируется от десятков до сотен ом.

Утроитель напряжения

Типичная схема утроителя напряжения приведена на рис. 2.22, а, а на рис. 2.22, б—г представлены цепи заряда конденсаторов утроителя через соответствующие диоды, находящиеся в проводящем состоянии, с указанием направления зарядных токов: рис. 2.22, б — цепь заряда конденсатора С1 от входного источника через Диод VD2; рис. 2.22, в — цепь заряда конденсатора СЗ через диод VD3; рис. 2.22, г — цепь заряда конденсатора С2 через проводящий диод VD1. Рисунок 2.22, д иллюстрирует форму напряжений на входе утроителя, конденсаторах и нагрузке.

При внимательном рассмотрении принципиальной схемы утроителя можно определить, что при исключении элементов VD3 и СЗ она превращается в однополупериодный удвоитель напряжения, работу которого мы описали выше. Диод VD3 совместно с конденсатором СЗ, шунтированным резистором R2t образует схему однополупериодного выпрямителя, причем выходы по отношению к нагрузке включены последовательно. Таким образом, утроитель напряжения представляет собой объединение схем однополупериодных удвоителя и выпрямителя напряжений, организованное так, что их выходные напряжения включены последовательно и суммируются в нагрузке. Напряжение в нагрузке примерно втрое больше амплитуды входного напряжения.

При   отрицательной   полуволне   входного   напряжения

конденсатор С1 заряжается через проводящий диод VD2 и вторичную обмотку трансформатора (рис. 2.22,6) так, что его правая обкладка становится положительной по отношению к левой.

В это же время диод VD3 также смещен в прямом направлении, и через него осуществляется заряд конденсато-

Утроитель напряжения

pa СЗ в направлении, указанном на рис. 2.22, в. Таким образом, в конденсаторах С1 и СЗ накапливается электрическая энергия (заряд), а значения напряжений на каждом из них примерно равны амплитуде входного напряжения. В следующем полупериоде входное напряжение изменяет знак на противоположный, что приводит в проводящее состояние диод VDL На рис. 2.22, г показано, что напряжение на конденсаторе С1 на этом этапе работы суммируется с входным напряжением, увеличивая значение напряжения, до которого заряжается конденсатор С2. Оно почти в 2 раза превышает амплитуду входного напряжения. Этот же рисунок показывает, что конденсаторы С2 и СЗ включены последовательно и образуют общее выходное напряжение, к которому подключена нагрузка. Поэтому значение выходного напряжения примерно втрое больше амплитуды входного напряжения.

Рисунок 2.22, д иллюстрирует работу утроителя во времени. В начальный момент времени (t0) входное напряжение начинает уменьшаться, при этом напряжения на конденсаторах С1 и СЗ увеличиваются. В положительный полупериод входного напряжения (/]) конденсаторы С1 и СЗ разряжаются, а напряжение на С2 увеличивается. Напряжение на разряжающемся конденсаторе С1 в процессе заряда конденсатора С2 складывается с входным напряжением так, что значение £сг почти вдвое превышает амплитуду входного напряжения. Поскольку £cs и £сз включены последовательно, то напряжение на нагрузке равно их сумме.

Цепи разряда конденсаторов С1—СЗ всегда имеют существенно большие сопротивления, чем цепи заряда. Поэтому, хотя в выходном напряжении и имеются пульсации, < бусловленные разрядом конденсаторов, среднее значение напряжения близко к утроенной амплитуде входного напряжения. Частота пульсаций здесь вдвое выше частоты сети, поскольку заряд и разряд конденсаторов С2 и СЗ происходят в разные полупериоды входного напряжения.

Последовательность действий при обнаружении неисправностей в утроителе и выпрямителях совпадает. Опять внешним проявлением неправильной работы утроителя является либо отсутствие выходного напряжения, либо его пониженный уровень. Причинами отсутствия выходного напряжения могут быть отсутствие входного напряжения, лефекты в трансформаторе или короткое замыкание в нагрузке. При низком выходном напряжении необходимо, прежде всего, проверить значение входного напряжения. Уменьшение выходного напряжения может быть вызвано старением диодов, приводящим к росту прямого или уменьшению обратного сопротивлений диода, ростом токов утечек конденсаторов или уменьшением значений их емкостей, а также увеличением тока нагрузки (уменьшение сопротивления нагрузки).

Учетверитель напряжения

Схема, позволяющая получить постоянное напряжение, значение которого почти в 4 раза больше амплитуды переменного входного напряжения, показана на рис. 2.23. По существу, она образована двумя однополупериодными удвоителями, соединенными между собой противоположными по полярности выводами. Для объяснения работы учетверителя он и изображен на рисунке в виде, где явно выделены составляющие его удвоители напряжения. Эле-

Схема, позволяющая получить постоянное напряжение, значение которого почти в 4 раза больше амплитуды переменного входного напряжения

менты одного из них, выполняющие те же функции, что и элементы другого, обозначены на рисунке одинаково и различаются только штрихом в обозначении (конденсаторы С1 и С1' диоды VD1 и VD1 и т. д.). Предположим, что при первом включении полярность входного напряжения такова, что вывод А вторичной обмотки трансформатора отрицателен по отношению к выводу В. Тогда конденсатор С1 через прямосмещенный диод VD1 заряжается почти до амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора. В следующем полупериоде входное напряжение изменит полярность и точка В будет отрицательна по отношению к Л, при этом происходит два процесса. Во-первых, открывается диод VD2 и конденсатор С2 заряжается через вторичную обмотку трансформатора, конденсатор С1 и диод VD2. Напряжение на С2 достигает практически удвоенной амплитуды входного напряжения. Во-вторых, на этом этапе работы начнет проводить диод VDl' что приведет к заряду конденсатора CV до амплитудного значения входного напряжения. Во время следующей отрицательной полуволны входного напряжения будет происходить процесс заряда конденсатора С2' через проводящий диод VD2', конденсатор СУ и вторичную обмотку трансформатора. Напряжение на С2' увеличится до значения удвоенной амплитуды входного напряжения. Далее процессы чередуются следующим образом.

Во время проводящего состояния  VD2 напряжение на конденсаторе С1 суммируется с напряжением на вторичной

обмотке трансформатора и обеспечивает заряд конденсатора С2 до удвоенной амплитуды входного напряжения. В это же время проводящий диод VD1' обеспечивает заряд конденсатора С1'. При изменении полярности входного напряжения начинает проводить диод VD2', а напряжение на конденсаторе CV складывается с напряжением на вторичной обмотке трансформатора и обеспечивает заряд конденсатора С2' до удвоенной амплитуды входного напряжения. В то же время через проводящий диод VDJ и вторичную обмотку трансформатора осуществляется заряд конденсатора С1.

44 источника электропитания

Умножители напряжения

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика