Jännitekertoimet - luokituksen ja lohkon Daigram-selitys

Mitä jännitekertoimet ovat?

Jännitekertoimella tarkoitetaan diodeista ja kondensaattoreista koostuvaa sähköpiiriä, joka kertoo tai lisää jännitettä ja muuntaa myös vaihtovirran DC: ksi. Jännitteen kertominen ja virran tasaaminen tapahtuu käyttämällä jännitteen kerroin . Virran tasaaminen vaihtovirrasta tasavirtaan saavutetaan diodilla ja jännitteen kasvu saavutetaan kiihdyttämällä hiukkasia kuljettamalla kondensaattoreiden tuottamaa suurta potentiaalia.

Jännitekerroin

Diodin ja kondensaattorin yhdistelmä tekee perusjännitekerroinpiiristä AC-tulo piirille virtalähteestä, jossa virran ja hiukkasten kiihtyvyyden korjaaminen kondensaattorilla antaa kasvavan jännitteen DC-lähdön. Lähtöjännite voi olla monta kertaa suurempi kuin tulojännite, joten kuormituspiirillä on oltava korkea impedanssi.

Tässä jännitteen kaksinkertaistamispiirissä ensimmäinen diodi korjaa signaalin ja sen ulostulo on yhtä suuri kuin puoliaallon tasasuuntaajana tasasuuntautuneen muuntajan huippujännite. AC-merkki kondensaattorin avulla saavuttaa lisäksi toisen diodin, ja kondensaattorin tuottaman DC: n näkökulmasta tämä saa toisen diodin lähdön istumaan ensimmäisen päälle. Näitä viivoja pitkin piirin lähtö on kaksinkertainen muuntajan huippujännitteestä, vähemmän diodipisaroita.

Piiri- ja ideavaihtoehdot ovat käytettävissä, jotta saadaan käytännössä minkä tahansa muuttujan jännitekertoimen kapasiteetti. Saman säännön soveltaminen yhden tasasuuntaajan sijoittamiseksi vaihtoehtoisen päälle ja kapasitiivisen kytkennän käyttäminen antaa tietyn tyyppisen porrasjärjestelmän etenemisen.

Jännitekertoimen luokitus:

Jännitekertoimen luokitus perustuu tulojännitteen ja lähtöjännitteen suhteeseen, minkä vuoksi myös nimet on annettu

• Jännitteen kaksinkertaistimet
• Jännitteen kolminkertaistin
• Jännite nelinkertainen

Jännitteen kaksinkertaistaminen:

Jännitteen kaksinkertaistinpiiri koostuu kahdesta diodista ja kahdesta kondensaattorista, joissa kullakin diodi-kondensaattoripiirin yhdistelmällä on positiivisia ja negatiivisia muutoksia, ja kahden kondensaattorin kytkentä johtaa kaksinkertaiseen lähtöjännitteeseen tietylle tulojännitteelle.

Jännite kaksinkertainen

Samoin kukin diodikondensaattorin yhdistelmän lisäys kertoo tulojännitteen, jossa jännite Tripler antaa Vout = 3 Vin ja jännite nelinkertaistaa Vout = 4 Vin.

Lähtöjännitteen laskeminen

Jännitekertoimen lähtöjännitteen laskeminen on tärkeää jännitteen säätely huomioon ottaen ja prosentuaalinen aaltoilu on tärkeä.

Vout = (neliöosa 2 x Vin x N)

Missä

Vout = N-portaisen jännitekertoimen lähtöjännite

N = ei. vaiheista (se ei ole kondensaattoria jaettuna 2: lla).

Lähtöjännitteen sovellukset

• Katodisädeputket
• Röntgenjärjestelmä, laserit
• Ionipumput
• Sähköstaattinen järjestelmä
• Liikkuva aaltoputki

Esimerkki

Tarkastellaan skenaariota, jossa tarvitaan 2,5 Kv: n lähtöjännite 230 V: n tulolla, jolloin tarvitaan monivaiheinen jännitteen kerroin, jossa D1-D8 antaa diodit ja 16 kondensaattoria 100 uF / 400v on kytkettävä saavutettavaksi 2,5 Kv lähtö.

Kaavan avulla

Vout = neliö 2 x 230 x 16/2

= neliö 2 x 230 x 8

= Noin 2,5 Kv (noin)

Yllä olevassa yhtälössä 16/2 osoittaa, ettei kondensaattoreita / 2 antaa vaiheiden lukumäärän.

2 käytännön esimerkkiä

1. Toimiva esimerkki jännitekerroinpiiristä korkeajännitteisen DC: n tuottamiseksi vaihtosignaalista.

Lohkokaavio, jossa näkyy jännitteen kerroinpiiri

Järjestelmä koostuu 8-vaiheisesta jännitteen kertojayksiköstä. Kondensaattoreita käytetään varauksen tallentamiseen, kun taas diodit käytetään tasasuuntaukseen. Kun AC-signaalia syötetään, saamme jokaisen kondensaattorin yli jännitteen, joka kaksinkertaistuu jokaisen vaiheen kanssa. Siten mittaamalla jännite 1: n yli^stjännitteen kaksinkertaistimen vaihe ja viimeinen vaihe, saamme tarvittavan korkea jännite . Koska lähtö on erittäin korkea jännite, sitä ei voida mitata yksinkertaisella yleismittarilla. Tästä syystä käytetään jännitteenjakajan piiriä. Jännitteenjakaja koostuu 10 sarjasta kytketystä vastuksesta. Lähtö otetaan kahdesta viimeisestä vastuksesta. Saatu lähtö kerrotaan siten 10: llä todellisen tuotoksen saamiseksi.

2. Marx-generaattori

Puolijohde-elektroniikan kehittyessä puolijohdelaitteet soveltuvat yhä enemmän pulssitehosovelluksiin. Ne voisivat tarjota pulssijärjestelmille pienikokoisuuden, luotettavuuden, korkean toistonopeuden ja pitkän käyttöiän. Puolijohdelaitteita käyttävien pulssimoottoreiden nousu eliminoi perinteisten komponenttien rajoitukset ja lupaa pulssitehotekniikan olevan laajasti käytössä kaupallisissa sovelluksissa. Kuitenkin nyt saatavissa olevat kiinteän tilan kytkinlaitteet, kuten MOSFET tai eristetty portti-kaksisuuntainen transistori (IGBT), ovat luokiteltu vain muutamaan kiloon.

Suurin osa pulssijärjestelmistä vaatii paljon suurempia jänniteluokituksia. Marx-modulaattori on ainutlaatuinen piiri, joka on tarkoitettu jännitteen kertomiseen, kuten alla on esitetty. Perinteisesti se käytti kipinäväliä kytkiminä ja vastuksia eristiminä. Siksi sillä oli haittoja matalasta toistumisnopeudesta, lyhyestä käyttöiästä ja tehottomuudesta. Tässä artikkelissa puolijohdelaitteita käyttävän Marx-generaattorin ehdotetaan yhdistävän sekä tehopuolijohdekytkinten että Marx-piirien edut. Se on suunniteltu plasman lähde-ioni-implantointiin (PSII) [1] ja seuraaviin vaatimuksiin:

Moderni Marx-generaattori, joka käyttää MOSFETiä

Katso jännitteen ja ajanjakson tiedot CRO-näytön lajittelusta.

• Yllä olevasta matalajännitteisestä demoyksiköstä löydetään 15 voltin tulo, 50%: n käyttöjakso pisteessä A menee (–Ve) myös maahan nähden. Siksi suurjännitteelle on käytettävä suurjännitetransistoria. TÄMÄN AIKAN KAIKKI KAPASITEETIT C1, C2, C4, C5 latautuvat C: stä nähden jopa 12 volttia.
• Sitten oikean kytkentäjakson C1, C2, C4, C5 kautta sarjaankytketään MOSFETien kautta.
• Siten saamme (-Ve) pulssijännitteen 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volttia pisteessä D

Marx-generaattorien käyttö - korkeajännitteinen DC Marx-generaattoriperiaatteella

Kuten Marx Generator -periaatteella tiedämme, kondensaattorit on järjestetty rinnakkain latautumaan ja kytketty sitten sarjaan korkeajännitteen kehittämiseksi.

Järjestelmä koostuu 555 ajastimesta, joka toimii hätätilassa, joka antaa lähtöpulssin 50%: n käyttöjaksolla. Järjestelmä koostuu yhteensä 4-vaiheisesta kertolaskusta, jolloin jokainen vaihe koostuu kondensaattorista, 2-diodista ja MOSFET-kytkimestä. Diodeja käytetään kondensaattorin lataamiseen. Korkea pulssi 555 tuntia käytetään diodit ja myös optoisolaattorit, jotka puolestaan ​​tuottavat laukaisupulssit kullekin MOSFETille. Siten kondensaattorit on kytketty rinnakkain, kun ne latautuvat syöttöjännitteeseen saakka. Ajastimen matala logiikkapulssi johtaa siihen, että MOSFET-kytkimet ovat pois päältä ja kondensaattorit on siten kytketty sarjaan. Kondensaattorit alkavat purkautua ja jokaisen kondensaattorin jännite lisätään, jolloin syntyy jännite, joka on 4 kertaa suurempi kuin tulojännite.