Тізбек мәселелерін шешкен кезде шығыс кернеуін арттыру үшін трансформаторларды пайдаланудан бас тарту қажет болатын кездер болады. Мұның себебі көбінесе салмақ пен өлшем көрсеткіштеріне байланысты құрылғыларға күшейткіш түрлендіргіштерді қосудың мүмкін еместігі болып табылады. Мұндай жағдайда шешім мультипликатор тізбегін пайдалану болып табылады.
Кернеу көбейткішінің анықтамасы
Электр тоғының көбейткішін білдіретін құрылғы айнымалы ток немесе пульсирленген кернеуді тұрақты токқа түрлендіруге мүмкіндік беретін, бірақ мәні жоғарырақ тізбек болып табылады. Құрылғының шығысындағы параметр мәнінің ұлғаюы тізбектің сатыларының санына тура пропорционал. Ең қарапайым кернеу мультипликаторын ғалымдар Кокрофт пен Уолтон ойлап тапты.
Электроника өнеркәсібі әзірлеген заманауи конденсаторлар шағын өлшемдерімен және салыстырмалы түрде үлкен сыйымдылығымен сипатталады. Бұл көптеген тізбектерді қайта құруға және өнімді әртүрлі құрылғыларға енгізуге мүмкіндік берді. Кернеу көбейткіші өз ретімен жалғанған диодтар мен конденсаторларға жиналды.
Электр қуатын арттыру функциясына қоса, көбейткіштер оны бір уақытта айнымалы токтан тұрақты токқа түрлендіреді. Бұл ыңғайлы, өйткені құрылғының жалпы схемасы жеңілдетілген және сенімдірек және жинақы болады. Құрылғының көмегімен бірнеше мың вольтке дейін арттыруға болады.
Құрылғы қолданылатын жерде
Көбейткіштер әр түрлі құрылғыларда қолданылуын тапты, олар: лазерлік айдау жүйелері, жоғары вольтты қондырғылардағы рентгендік толқынды сәулелену құрылғылары, сұйық кристалды дисплейлерді артқы жарықтандыруға арналған, иондық типті сорғылар, қозғалатын толқын шамдары, ауа ионизаторлары, электростатикалық жүйелер, бөлшектерді үдеткіштер, көшіру машиналары, теледидарлар және кинескоптары бар осциллографтар, сондай-ақ жоғары, төмен ток тұрақты тұрақты ток қажет жерлерде.
Кернеу көбейткішінің принципі
Тізбектің қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін әмбебап деп аталатын құрылғының жұмысын қарастырған жөн. Мұнда кезеңдердің саны нақты көрсетілмеген, ал шығыс электр энергиясы мына формуламен анықталады: nUin=Uout, мұндағы:
- n – берілген тізбек кезеңдерінің саны;
- Uin – құрылғы кірісіне қолданылатын кернеу.
Уақыттың бастапқы сәтінде, айталық, бірінші оң жарты толқын тізбекке келгенде, кіріс диоды оны конденсаторға береді. Соңғысы түсетін электр энергиясының амплитудасына дейін зарядталады. Екінші негативпенжарты толқын, бірінші диод жабық, ал екінші кезеңнің жартылай өткізгіші оның конденсаторына өтуге мүмкіндік береді, ол да зарядталған. Сонымен қатар, екіншісіне тізбектей қосылған бірінші конденсатордың кернеуі соңғысына қосылады және каскадтың шығысы қазірдің өзінде екі еселенген электр энергиясы болып табылады.
Әрбір келесі кезеңде дәл осылай болады - бұл кернеу көбейткішінің принципі. Ал соңына дейін прогрессияға қарасаңыз, шығыс электр энергиясы кірістен белгілі бір мөлшерде асып түседі. Бірақ трансформатордағы сияқты мұндағы ток күші потенциалдар айырмасының ұлғаюымен азаяды - энергияның сақталу заңы да жұмыс істейді.
Көбейткішті құру схемасы
Тізбектің бүкіл тізбегі бірнеше буындардан жинақталған. Конденсатордағы кернеу көбейткішінің бір буыны жарты толқынды типті түзеткіш болып табылады. Құрылғыны алу үшін әрқайсысында диод пен конденсатор бар екі тізбекті жалғанған сілтеме болуы керек. Мұндай тізбек электр энергиясының екі еселенгені болып табылады.
Классикалық нұсқадағы кернеу көбейткіш құрылғысының графикалық көрінісі диодтардың диагональды орналасуымен көрінеді. Жартылай өткізгіштерді қосу бағыты көбейткіштің ортақ нүктесіне қатысты шығысында қандай потенциал – теріс немесе оң – болатынын анықтайды.
Тізбектерді теріс және оң потенциалдармен біріктіру арқылы құрылғының шығысында биполярлық кернеуді қосарлау тізбегі алынады. Бұл құрылыстың ерекшелігі, егер сіз деңгейді өлшесеңізполюс пен ортақ нүкте арасындағы электр тогы және ол кіріс кернеуінен 4 есе асып кетсе, полюстер арасындағы амплитуданың шамасы 8 есе артады.
Көбейткіште ортақ нүкте (ортақ сымға жалғанған) қорек көзінің шығысы басқа тізбектей жалғанған конденсаторлармен топтастырылған конденсатордың шығысына қосылған нүкте болады. Олардың соңында шығыс электр энергиясы жұп элементтерде - жұп коэффициентте, тақ конденсаторларда, сәйкесінше, тақ коэффициентте алынады.
Көбейткіштегі айдау конденсаторлары
Басқаша айтқанда, тұрақты кернеу көбейткішінің құрылғысында жарияланғанға сәйкес шығыс параметрін орнатудың белгілі бір өтпелі процесі жүреді. Мұны көрудің ең оңай жолы - электр қуатын екі есе арттыру. D1 жартылай өткізгіші арқылы С1 конденсаторы өзінің толық мәніне дейін зарядталғанда, келесі жарты толқында ол электр энергиясының көзімен бірге екінші конденсаторды бір уақытта зарядтайды. C1 зарядын C2-ге дейін толығымен тастап үлгермейді, сондықтан шығыста бастапқыда екі есе потенциалдар айырмасы болмайды.
Үшінші жарты толқында бірінші конденсатор қайта зарядталады, содан кейін C2-ге потенциал қолданылады. Бірақ екінші конденсатордағы кернеу біріншіге қарама-қарсы бағытқа ие. Сондықтан шығыс конденсаторы толық зарядталмаған. Әрбір жаңа циклде C1 элементіндегі электр энергиясы кіріске бейім болады, C2 кернеуі екі есе артады.
Қалаймультипликаторды есептеңіз
Көбейту құрылғысын есептеу кезінде бастапқы деректерден бастау керек, олар: жүктемеге қажетті ток (In), шығыс кернеуі (Uout), толқындық коэффициенті (Kp). Конденсатор элементтерінің мкФ-пен көрсетілген минималды сыйымдылық мәні мына формуламен анықталады: С(n)=2, 85nIn/(KpUout), мұндағы:
- n – кіріс электр қуатының көбейту саны;
- In - жүктемедегі ток (мА);
- Kp – пульсация коэффициенті (%);
- Uout - құрылғы шығысында алынған кернеу (V).
Есептеу арқылы алынған сыйымдылықты екі-үш есе ұлғайта отырып, С1 тізбегінің кірісіндегі конденсатордың сыйымдылығының мәнін алады. Элементтің бұл мәні шығу кезіндегі кернеудің толық мәнін бірден алуға мүмкіндік береді және кезеңдердің белгілі бір саны өткенше күтпейді. Жүктеменің жұмысы электр энергиясының номиналды шығысқа дейін көтерілу жылдамдығына байланысты болмаған кезде, конденсатордың сыйымдылығын есептелген мәндермен бірдей қабылдауға болады.
Диод кернеуінің көбейткішінің толқындық коэффициенті 0,1% аспаса, жүктеме үшін ең қолайлы. 3%-ға дейінгі толқындардың болуы да қанағаттанарлық. Тізбектің барлық диодтары жүктемедегі оның мәнінен екі есе көп ток күшін еркін ұстай алатындай есептеуден таңдалады. Құрылғыны жоғары дәлдікпен есептеу формуласы келесідей: nUin - (In(n3 + 9n2/4 + n/2)/(12 f C))=Uout, мұндағы:
- f – құрылғы кірісіндегі кернеу жиілігі (Гц);
- C - конденсатор сыйымдылығы (F).
Артықшылықтары жәнекемшіліктер
Кернеу көбейткішінің артықшылықтары туралы айтатын болсақ, біз мынаны атап өтуге болады:
Шығу кезінде электр энергиясының айтарлықтай көлемін алу мүмкіндігі - тізбектегі буындар неғұрлым көп болса, көбейту коэффициенті соғұрлым көп болады
- Дизайнның қарапайымдылығы - барлығы стандартты сілтемелерде және сирек істен шығатын сенімді радио элементтерде жинақталған.
- Салмақ – қуат трансформаторы сияқты көлемді элементтердің болмауы схеманың өлшемі мен салмағын азайтады.
Кез келген мультипликатор тізбегінің ең үлкен кемшілігі - жүкті қуаттандыру үшін одан үлкен шығыс тогын алу мүмкін емес.
Қорытынды
Нақты құрылғы үшін кернеу мультипликаторын таңдау. теңгерімді тізбектердің теңгерімсіздерге қарағанда толқындылық тұрғысынан жақсы параметрлері бар екенін білу маңызды. Сондықтан сезімтал құрылғылар үшін тұрақтырақ көбейткіштерді қолданған дұрыс. Асимметриялық, жасау оңай, элементтер саны аз.
