전압 승수. 계획, 설명

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전압 배율기

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이 기사에서는 다양한 전자 장치에 사용되는 전압 배율기의 주요 변형에 대해 설명하고 계산된 비율을 제공합니다. 이 자료는 승수를 사용하는 장비 개발에 참여하는 무선 아마추어에게 흥미로울 것입니다.

승수는 현대 전자 장치에 널리 사용됩니다. 이는 텔레비전 및 의료 장비(키네스코프용 양극 전압원, 저전력 레이저용 전원 공급 장치), 측정 장비(오실로스코프, 방사성 방사선의 수준 및 선량을 측정하는 장치), 야간 투시 장치 및 전기 충격 장치에 사용됩니다. 가정용 및 사무용 전자 장치(이오나이저, "Chizhevsky 샹들리에", 복사기) 및 기타 다양한 기술 분야. 이는 승수의 주요 속성, 즉 작은 크기와 무게로 최대 수만, 수십만 볼트의 전압을 생성하는 능력으로 인해 발생했습니다. 또 다른 중요한 장점은 계산 및 제조의 용이성입니다.

전압 증배기는 특정 방식으로 연결된 다이오드와 커패시터로 구성되며 저전압 소스의 AC 전압을 높은 DC 전압으로 변환기입니다.

작동 원리는 그림에서 분명합니다. 그림 1은 반파장 승산기의 다이어그램을 보여줍니다. 단계적으로 진행되는 프로세스를 고려하십시오.

전압 배율기

전압의 음의 반주기가 작용하는 동안 커패시터 C1은 개방 다이오드 VD1을 통해인가 전압 U의 진폭 값으로 충전됩니다. 양의 반주기 전압이 승산기의 입력에 적용되면, 커패시터 C2는 개방형 다이오드 VD2를 통해 2Ua의 전압으로 충전됩니다. 다음 단계(음의 반주기) 동안 커패시터 C3은 다이오드 VD2을 통해 3U의 전압으로 충전됩니다. 그리고 마지막으로 다음 양의 반주기에서 커패시터 C2는 4U의 전압으로 충전됩니다.

승산기의 시작은 교류 전압의 여러 기간에서 발생한다는 것이 분명합니다. 일정한 출력 전압은 직렬 연결되고 지속적으로 재충전되는 커패시터 C2 및 C4의 전압의 합이며 4Ua입니다.

그림에 표시됩니다. 1 승수는 직렬 승수를 나타냅니다. 또한 곱셈 단계당 더 적은 정전 용량이 필요한 병렬 전압 곱셈기도 있습니다. 그림에. 그림 2는 이러한 반파장 곱셈기의 다이어그램을 보여줍니다.

전압 배율기

가장 일반적으로 사용되는 직렬 승산기. 이는 더욱 다양하고 다이오드와 커패시터의 전압이 균등하게 분배되며 더 많은 수의 곱셈 단계를 구현할 수 있습니다. 고유한 장점과 병렬 승수가 있습니다. 그러나 곱셈 단계 수가 증가함에 따라 커패시터의 전압이 증가한다는 단점이 있으며 출력 전압은 약 20kV로 제한됩니다.

그림에. 그림 3과 4는 전파장 곱셈기의 다이어그램을 보여줍니다. 첫 번째 것(그림 3)의 장점은 다음과 같습니다. 진폭 전압만 커패시터 C1, C3에 적용되고 다이오드의 부하가 균일하며 출력 전압의 우수한 안정성이 달성됩니다. 두 번째 곱셈기의 회로는 그림 4에 나와 있습니다. XNUMX. 높은 전력 제공 가능성, 제조 용이성, 구성 요소 간의 균일한 부하 분포, 많은 수의 곱셈 단계와 같은 품질로 구별됩니다.

전압 배율기

표에는 매개변수의 일반적인 값과 전압 배율기의 범위가 나와 있습니다.

전압 배율기

승수를 계산할 때 출력 전압, 출력 전력, 입력 AC 전압, 필요한 치수, 작동 조건(온도, 습도) 등 주요 매개변수를 설정해야 합니다.

또한 몇 가지 제한 사항을 고려해야 합니다. 입력 전압은 15kV를 초과할 수 없으며 교류 전압의 주파수는 5~100kHz 이내로 제한됩니다. 출력 전압 - 150 kV 이하, 작동 온도 범위 -55 ~ +125 * C, 습도 - 0 ~ 100 %. 실제로는 50W 이상의 값이 현실적으로 달성 가능하지만 최대 200W의 출력 전력을 갖는 승산기가 개발되어 사용됩니다.

승산기의 출력 전압은 부하 전류에 따라 달라집니다. 입력 전압과 주파수가 일정하다면 Uout = N · Nin - [1 (N3 + 9N2/4 + N/2)]/12FC 공식에 의해 결정됩니다. 여기서 I는 부하 전류입니다. ㅏ; N은 승수 단계의 수입니다. F는 입력 전압 주파수입니다. 헤르츠; C는 스테이지 커패시터의 커패시턴스, f입니다. 출력 전압, 전류를 설정합니다. 스텝 커패시터의 필요한 커패시턴스가 계산되는 주파수 및 스텝 수.

이 공식은 직렬 승수를 계산하기 위해 제공됩니다. 병렬로 동일한 출력 전류를 얻으려면 필요한 정전 용량이 더 적습니다. 따라서 직렬 커패시턴스가 1000pF인 경우 1000단 병렬 증배기에는 3pF/333 = XNUMXpF의 커패시턴스가 필요합니다. 이러한 승산기의 각 후속 단계에서는 정격 전압이 큰 커패시터를 사용해야 합니다.

다이오드의 역전압과 직렬 승산기의 커패시터 작동 전압은 입력 전압의 풀 스윙과 같습니다.

승수를 실제로 구현할 때 요소 선택, 배치 및 절연 재료에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 설계는 코로나 방전의 발생을 방지하기 위해 안정적인 절연을 제공해야 하며, 이는 승산기의 신뢰성을 감소시키고 고장을 초래합니다.

출력 전압의 극성을 변경하려면 다이오드의 극성을 반대로 바꿔야 합니다.

저자: D.Sadchenkov, 모스크바

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