چند برابر کننده های ولتاژ

چند برابر کننده های ولتاژ

با استفاده از دیود و خازن می توان ، ضمن یکسو کردن ولتاژ متناوب آن را نیز را چند برابر نمود. کاربرد چند برابر کننده ها ، در مواردی است که جریان زیاد مورد نیاز نباشد (حدود چند صد میکرو امپر). چند برابر کننده ها معمولا در ولتاژ های بسیار بالا ( حدود چند کیلو ولت ) به کار می رود .

مانند قسمت ولتاژ زیاد تلوزیون ، که در آنجا ولتاژی حدود ۲۵ کیلو ولت مورد نیاز است. ابتدا ولتاژی حدود ۵ کیلو ولت را توسط ترانسفورماتور ایجاد می کند ، سپس آن را توسط یک مدار پنج برابر کننده به مقدار حدود ۲۵ کیلو ولت می رساند .

مزایای این عمل در حجم و قیمت ترانسفور ماتور افزاینده ی ولتاژ است . زیرا عایق کاری ترانسفور ماتور ۲۵ کیلوولت مشکل است . ضمن این که میدان مغنازیسی زیادی در اطراف خود بوجود می آورد . همچنین ولتاژ معکوس دیود های یکسو کننده در چند برابر کننده ها ، نسبت به یکسو کننده ی ولتاژ زیاد ترانسفور ماتور ، کاهش می یابد.

۱- دو برابر کننده های ولتاژ

در این مدار ، بعد از چند سیکل خازن C1 تا ماکزیمم ولتاژ ثانویه ترانسفور ماتور (Vm) و خازن C2 تا ۲Vm شارژ می شود . از توضیح نحوه ی شارژ خازن ها صرف نظر شده است.

نوع دیگر مدار دو برابر کننده ولتاژ ، در شکل زیر رسم شده است . این مدار ، دو برابر کننده ی ولتاژ تمام موج نام دارد

طرز کار مدار به این صورت است که در مدت نیم سیکل مثبت ولتاژ ثانویه ترانسفور ماتور ، دیود D1 در بایاس مستقیم قرار گرفته و هادی است. لذا خازن C1 تا مقدار حداکثر (Vm) شارژ می شود. در این حالت ، دیود D2 در بایاس معکوس قرار گرفته و قطع است.

در مدت نیم سیکل منفی ولتاژ ثانویه ی ترانسفور ماتور ، دیود D2 در بایاس مستقیم است . خازن C2 تا مقدار حداکثر ولتاژ (Vm) شارژ می شود . در این حالت ، دیود D1 در بایاس معکوس بوده ، قطع است.

اگر باری به مدار وصل نشود ، مقدار ولتاژ خروجی برابر ۲Vm ثابت می ماند در حالی که ولتاژ دو سر هر خازن Vm است و هر یک ، فقط در مدت نیم سیکل شارژ می شود.

بنابراین شکل موجی که خازن ها را شارژ می کند به صورت تمام موج خواهد بود ( به عبارت دیگر مدار توسط واتاژ یکسو شده ی تمام موج تغذیه می گردد).

عیب عمده ی این مدار ها این است که دو خازن سری شده و مقدار ظرفیت کل ، نصف می شود . مقدار حداکثر ولتاژی که دو سر هر دیود در بایاس معکوس قرار می گیرد ، برابر ۲Vm است.

۲- سه و چهار برابر کننده های ولتاژ

یک مدار سه و چهار برابر کنندهی ولتاژ ، در شکل زیر نشان داده شده است . در حقیقت این مدار ، یک مدار دو برابر کننده ی ولتاژ است که در صفحات پیش مورد بررسی قرار گرفت .

با این تفاوت که به ازای هر یک برابر افزایش ولتاژ ، یک خازن و یک دیود به آن اضافه شده است. این مدار می تواند با اضافه شدن متوالی دیود ها و خازن ها به عنوان یک مدار پنج و شش و … برابر کننده ، به کار آید.

طرز کار مدار به صورت ساده و خلاصه با توجه به بالا به این صورت است که در مدت نیم سیکل مثبت ولتاژ ثانویه ی ترانسفورماتور ، خازن C1 از طریق دیود D1 به اندازه ی ولتاژ ماکزیمم ) Vm) شارژ می شود . خازن C2 در مدت نیم سیکل منفی و از طریق دیود D2 به اندازه ی ۲Vm شارژ می گردد ( بعد از چند سیکل ) .

در مدت نیم سیکل مثبت بعدی ، خازن C3 از طریق دیود D3 به اندازه ۲Vm شارژ می شود ( بعد از چند سیکل ) و در مدت نیم سیکل منفی خازن C4 از طریق دیود D4 به اندازه ۲Vm شارژ می گردد ( در این حالت ولتاژ ثانویه ی ترانسفور ماتور و ولتاژ خازن C1 و C3 با هم جمع و به اندازه ۴Vm می شوند که بین دو خازن C2 و C4 تقسیم می گردد.) بنابراین ، در این مدار ولتاز هر خازن به اندازه ی ۲Vm و ولتاژ معکوس هر دیود به اندازه ی ۲Vm است.