آموزش الکترونیک

دو برابر کننده ولتاژ چیست؟ (مدار نیم موج و تمام موج)

دو برابر کننده ولتاژ یک مدار الکترونیکی است که دو برابر ولتاژ ورودی را در خروجی تولید می کند. این مدار یک ضرب کننده ولتاژ با ضریب ضرب 2 است. مدار دو برابر کننده ولتاژ از یک ولتاژ ورودی AC نوسانی، دو خازن و دو دیود تشکیل می شود. خروجی مدار، ولتاژ DC است که دو برابر مقدار پیک ولتاژ ورودی AC می باشد. پیشنهاد میکنم مقاله ضرب کننده ولتاژ را مشاهده کنید.

در برخی کاربرد ها، می توان دو برابر کننده ولتاژ را جایگزین ترانسفورماتور های افزایش دهنده سنگین و گران قیمت کرد.

دو برابر کننده ولتاژ در دو نوع وجود دارد:  دو برابر کننده ولتاژ نیم موج و دو برابر کننده ولتاژ تمام موج.

دو برابر کننده ولتاژ نیم موج

شکل زیر یک مدار دو برابر کننده ولتاژ DC ساده را نشان می دهد. در شکل زیر، واضح است که خازن ها و دیودها با هم کار می کنند تا ولتاژ دوبرابر را در خروجی ایجاد کنند.

دو برابر کننده ولتاژ نیم موج

اکنون می‌ توانیم عملکرد دو برابر کننده ولتاژ DC نیمه موج را بررسی کنیم. در تمام نیم سیکل مثبت موج سینوسی AC، دیود D1 بایاس مستقیم می شود و خازن C1 را تا مقدار پیک ولتاژ ثانویه AC ترانسفورماتور (VSMAX) شارژ می کند.

این خازن مسیری برای تخلیه ندارد. بنابراین، در حالت شارژ کامل باقی می ماند.

در مرحله بعد، در تمام نیم سیکل منفی، دیود D2 بایاس مستقیم است و دیود D1 در حالت بایاس معکوس قرار دارد.

دیود بایاس معکوس D1 از تخلیه خازن C1 جلوگیری می کند و دیود بایاس مستقیم D2 خازن C2 را شارژ می کند.

در اینجا می‌ توانیم قانون ولتاژ کیرشهف را بر روی حلقه بیرونی اعمال کنیم که از پایین ثانویه ترانسفورماتور (انتهای پایین منفی و انتهای بالا در قطبیت مثبت است) در جهت عقربه ‌های ساعت شروع می ‌شود.

دو برابر کننده ولتاژ چیست

ولتاژ در خازن C2 برابر با دو برابر مقدار پیک ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور (2VSMAX) خواهد بود.

در طول نیم سیکل مثبت بعدی ورودی AC، دیود D2 به دلیل بایاس معکوس مدار باز خواهد بود. بنابراین، خازن C2 از طریق بار تخلیه می شود و برای ولتاژ خروجی داریم: (Vout) < 2VS MAX

در غیر این صورت، دو خازن در حالت شارژی که در بالا گفته شد خواهند بود. اگر بار در مدار وجود داشته باشد، در سیکل بعدی، خازن C2 دوباره شارژ خواهد شد.

دو برابر کننده ولتاژ تمام موج

اجزای دو برابر کننده ولتاژ تمام موج، مشابه دوبرابرکننده ولتاژ نیم موج است. اما تفاوت هایی نیز دارد که در مدار شکل زیر نشان داده شده است:

همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید

دو برابر کننده ولتاژ تمام موج

در دو برابر کننده ولتاژ تمام موج، در سیکل مثبت ولتاژ AC ورودی، دیودD1 در حالت بایاس مستقیم است و خازن C1 را تا مقدار پیک ولتاژ ثانویه AC ترانسفورماتور (VSMAX) شارژ می کند.

در این حالت، D2 نیز در حالت بایاس معکوس خواهد بود. در طول سیکل منفی ولتاژ AC ورودی، دیود D2 در حالت بایاس مستقیم قرار می گیرد و خازن دوم C2 شارژ می شود.

در شرایط بی باری، کل ولتاژ دو خازن برابر است با:

ولتاژ کل دو خازن

که به عنوان ولتاژ خروجی تحویل داده می شود.

اگر مقداری بار به پایانه های خروجی متصل شود، برای ولتاژ خروجی داریم:

(Vout) < 2VS MAX

شکل موج خروجی در زیر نشان داده شده است.

شکل موج دو برابر کننده ولتاژ تمام موج

می توانیم ببینیم که هر دو برابر کننده ولتاژ 2VS MAX را به عنوان خروجی ارائه می دهند. بنابراین نیازی به ترانسفورماتور نیست.  2VS MAX مقدار پیک ولتاژ معکوس دیود های مدار خواهد بود.

 مزایای دو برابر کننده ولتاژ

  • می توان جایگزین ترانسفورماتور های گران قیمت و سنگین کرد.
  • همچنین می‌ توان با معکوس کردن قطبیت دیود ها و خازن‌ های متصل، ولتاژ منفی ایجاد کرد.
  • می توان ضریب ضرب ولتاژ را با ترکیب ضرب کننده های ولتاژ مشابه افزایش داد.

کاربرد های دو برابر کننده ولتاژ

  • پمپ های یونی
  • تلویزیون CRT
  • سیستم های اشعه ایکس
  • دستگاه کپی
  • تجهیزات دارای رادار
  • لامپ موج
5/5 - (1 امتیاز)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام آیرنکس را دنبال کنید.
تصویر از محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.