آموزش الکترونیک

مدار ضرب کننده ولتاژ (دو برابر، سه برابر، چهار برابر و…)

مدارات ضرب کننده ولتاژ نوعی از مدارت یکسوساز دیودی (با فیلتر خازنی) هستند که می‌توانند یک ولتاژ DC را در خروجی تولید کنند که چندین برابر بزرگتر از مقدار پیک ولتاژ ورودی AC است. در این مقاله در مورد دو برابر کننده ولتاژ تمام موج، دو برابر کننده ولتاژ نیم موج، سه برابر کننده ولتاژ و در نهایت چهار برابر کننده ولتاژ صحبت خواهیم کرد.

مدار ضرب کننده ولتاژ بر خلاف مدار تقسیم ولتاژ عمل میکند.

دو برابر کننده ولتاژ نیم موج

شکل موج ورودی، نمودار مدار و شکل موج خروجی در شکل 1 نشان داده شده است. در اینجا، در تمام نیم سیکل مثبت، دیود D1 بایاس مستقیم است و دیود D2 در وضعیت خاموش خواهد بود. در این نیم سیکل، خازن C1 تا VSmax (پیک ولتاژ) شارژ می شود. در تمام طول نیم سیکل منفی، دیود D2 بایاس مستقیم است و دیود D1 در وضعیت خاموش خواهد بود. در این نیم سیکل خازن C2 شروع به شارژ می کند.

در طول نیم سیکل مثبت بعدی، D2 در شرایط بایاس معکوس (مدار باز) قرار دارد. در این زمان خازن C2 از طریق بار تخلیه می شود و بنابراین ولتاژ در این خازن کاهش می یابد.

اما هنگامی که هیچ باری روی خازن C2 وجود نداشته باشد، هر دو خازن در حالت شارژ خواهند بود. یعنی C1 تا VSmax و C2 تا 2VSmax شارژ می شود. در طول نیم سیکل منفی C2 دوباره تا 2VSmax شارژ می شود.  در نیم سیکل بعدی، نیم موجی که با استفاده از فیلتر خازن فیلتر می شود در سرتاسر خازن C2 به دست می آید. در اینجا، فرکانس ریپل همان فرکانس سیگنال است. ولتاژ خروجی DC حدود 3 کیلو ولت را می توان از این مدار بدست آورد.

دو برابر کننده ولتاژ نیم موج

دو برابر کننده ولتاژ تمام موج

شکل موج ورودی دوبرابرکننده ولتاژ تمام موج در زیر نشان داده شده است. از طریق اضافه کردن یک دیود و یک خازن به خروجی مدار یکسوساز نیم موج ، می‌توانیم مقدار ولتاژ خروجی را به یک اندازه مشخص افزایش دهیم.

دو برابر کننده ولتاژ تمام موج

دیاگرام مدار و شکل موج خروجی در شکل 3 نشان داده شده است. در تمام طول سیکل مثبت ولتاژ ورودی، دیود D1 بایاس مستقیم خواهد بود و خازن C1 تا VSmax (پیک ولتاژ) شارژ می شود. در این زمان، دیود D2 بایاس معکوس خواهد بود. در تمام طول سیکل منفی ولتاژ ورودی، دیود D2 بایاس مستقیم خواهد بود و خازن C2 شارژ می شود. اگر بار به ترمینال های خروجی متصل نباشد، کل ولتاژ هر دو خازن برابر است با:

ولتاژ هر دو خازن

که به عنوان ولتاژ خروجی به دست می آیند.

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

مدار ضرب ولتاژ

می بینیم که دوبرابر کننده ولتاژ نیم موج و تمام موج، 2VS MAX را به عنوان خروجی می دهند. حداکثر میزان ولتاژ معکوس دیود ها برابر با 2VS MAX خواهد بود. در مقایسه با دو برابر کننده ولتاژ نیم موج، دوبرابر ولتاژ تمام موج به سادگی می تواند امواج فرکانس بالا را فیلتر کند و فرکانس ریپل خروجی برابر با دو برابر فرکانس تغذیه داشته باشد. اما مشکل در دوبرابر کننده ولتاژ تمام موج این است که بین ورودی و خروجی، زمین مشترک وجود ندارد.

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

 سه برابر کننده و چهار برابر کننده ولتاژ

با استفاده از روش گسترش مدار دوبرابر کننده ولتاژ نیم موج، می توان هر دستگاه تقویت کننده ولتاژی (سه برابر کننده، چهار برابر کننده و… ) ایجاد کرد. زمانی که هم نشتی و هم بار خازن کم باشد، می‌ توانیم با استفاده از این مدار ها که شامل چندین بخش برای افزایش ولتاژ DC هستند، ولتاژ های DC فوق‌ العاده بالایی را بدست آوریم.

 سه برابر کننده و چهار برابر کننده ولتاژ

در سه برابر کننده و چهار برابر کننده ولتاژ؛  تمام نیم سیکل مثبت و منفی اول مانند دوبرابر کننده ولتاژ نیم موج است. در طول نیم سیکل مثبت بعدی، دیود هایD1 و D3 بایاس مستقیم می شوند و خازن C3 تا 2VSmax شارژ می شود. در طول نیم سیکل منفی بعدی، دیود های D2 و D4 بایاس مستقیم می شوند و خازن C4 تا 2VSmax شارژ می شود. هر چه دیود ها و خازن های بیشتری اضافه شوند، هر خازن تا 2VSmax شارژ می شود. اگر ولتاژ در خروجی؛ از بالای سیم‌ پیچ ترانسفورماتور اندازه‌ گیری شود، مضرب‌ های فرد VSmax را خواهیم داشت و اگر از پایین سیم‌ پیچ ترانسفورماتور اندازه گیری شود، مضرب های زوج از VSmax را می توان به دست آورد.

کاربرد های مدار ضرب کننده ولتاژ

در لامپ های اشعه کاتدی در اسیلوسکوپ، گیرنده های تلویزیون، نمایشگر کامپیوتر، سیستم های اشعه ایکس،  لیزرها،  پمپ های یونی، دستگاه های کپی، سیستم های الکترواستاتیک، لامپ های فتو مولتی پلایر، لامپ موج (TWT) و دستگاه های دیگری که نیاز آن ها جریان الکتریکی کم و ولتاژ بالا است، استفاده می شوند.

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.