Spændingsmultiplikator

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 20. maj 2017; checks kræver 7 redigeringer .

Spændingsmultiplikator (eller kaskadegenerator [1] ) er en enhed til at konvertere lav vekselspænding (pulserende) til højspændingsjævnspænding. I separate trin ensrettes vekselspændingen, og de ensrettede spændinger forbindes i serie og summeres. Kommunikation af kaskader med strømkilder udføres gennem kapaciteter eller ved hjælp af gensidig induktion. Strømforsyningen til kaskaderne kan enten være seriel eller parallel.

Enhed

En spændingsmultiplikator konverterer en vekslende, pulserende spænding til en høj jævnspænding. Multiplikatoren er bygget af en stige af kondensatorer og dioder . I modsætning til en transformer kræver denne metode ikke en tung kerne og forstærket isolering, da spændingerne på alle stadier er ens.

Ved kun at bruge kondensatorer og dioder kan generatorer af denne type konvertere relativt lav spænding til meget høj spænding, samtidig med at de er meget lettere og billigere end transformere. En anden fordel er evnen til at fjerne spænding fra ethvert trin i kredsløbet, ligesom i en multi-tap transformer.

I fravær af en belastning skabes en spænding ved udgangen af den n sektions asymmetriske multiplikator: U ud \ u003d 2 U i n
hvor

n er antallet af stadier
U in - amplitude af den indgående vekselspænding,
U ud - udgangs jævnspænding.

Når en belastning er tilsluttet, vil kondensatorerne periodisk aflades og oplades. Som følge heraf vil spændingen ved udgangen af kredsløbet være noget lavere end 2·n·U in og vil ikke forblive konstant.

Generelt observeres sammenhængen:

U ud =

2n\ U_{BX}-{\frac {I_{H}}{\omega C}}\cdot ({\frac {2}{3}}n^{3}+{\frac {1} {4}}n^{2}-{\frac {1}{6}}n)

hvor

\omega

er frekvensen af indgangsspændingen,

I_{H}

- strøm gennem belastningen,

C

er kondensatorens kapacitans.

Ved lave værdier stiger udgangsspændingen næsten proportionalt med antallet af trin. Med en stigning bremses denne vækst og stopper derefter helt. Det giver ingen mening at lave multiplikatorer med et antal trin større end det, hvor den maksimale multiplikation opnås. $n$ $n$

På trods af sine teoretiske mangler og begrænsninger er spændingsmultiplikatoren blevet lige så klassisk i elektroniske kredsløb til opnåelse af høj DC-spænding som fuldbølge-ensretteren ( diodebroen ) til at opnå DC fra AC. På kredsløbsdiagrammer er det ikke engang tegnet i detaljer, men er afbildet som et særligt ikon. Industrien producerer en meget bred vifte af modulære "spændingsmultiplikatorer" med forudindstillede parametre, som de fleste CRT -enheder , der dukkede op før opfindelsen af TDKS , er uundværlige : skærm , TV , radarindikator eller oscilloskop .

Specifikationer

I praksis har multiplikatoren en række ulemper. Hvis der lægges for mange sektioner til multiplikatoren, vil spændingen i de sidste sektioner være lavere end forventet, hovedsageligt på grund af kondensatorernes ikke-nul impedans i de nederste sektioner. Det er praktisk talt umuligt at drive multiplikatoren direkte med industriel frekvensspænding , da der i dette tilfælde kræves store kondensatorer, hvilket i høj grad forværrer enhedens vægt og størrelse. krusningen af den ensrettede strøm forstærkes også, hvilket i nogle tilfælde er uacceptabelt. Normalt tilføres indgangsspændingen fra udgangen af en højfrekvent højspændingstransformator og stiger til den ønskede værdi i multiplikatoren.

Der er multiplikatorer for spændinger fra nogle få hundrede volt til flere millioner volt.

Brug

Multiplikatorer bruges inden for mange teknologiområder, især til elektrisk pumpning af en laser , i højspændingsrøntgensystemer , i baggrundsbelysningen af flydende krystalskærme , vandrende bølgelamper , ionpumper , elektrostatiske systemer, luftionisatorer , partikler acceleratorer , kopimaskiner, oscilloskoper , fjernsyn og i mange andre enheder, hvor der er behov for en konstant højspænding med en lille strømstyrke.

Oprettelseshistorie

Skematisk diagram af denne type multiplikator blev udviklet i 1919 af den schweiziske fysiker Heinrich Greinacher [1] .

I 1932 blev der skabt en spændingsmultiplikator i Storbritannien til brug som en højspændingsspændingskilde i en partikelaccelerator designet til at udføre et eksperiment om kunstig fission af atomkerner. I 1932 blev det samme eksperiment, for første gang i USSR , udført på Kharkov Institute of Physics and Technology ) [1] .

Se også

Noter

↑ 1 2 3 Kaskadegenerator . Hentet 19. juni 2016. Arkiveret fra originalen 11. marts 2016. (ubestemt)