電圧乗算器は、我々は低AC電圧源から非常に高い直流電圧を得る回路であり、電圧逓倍回路は、 交流電圧のピーク電圧が5ボルトである場合のようにACのピーク入力電圧の複数の電圧を生成し、我々は、15を取得します電圧トリプラー回路の場合、出力での電圧DC。マルチメータは、AC電圧のRMS(二乗平均平方根)値のみを読み取ります。ピーク値を取得するには、RMS値に1.414(二乗2)を掛ける必要があります。
一般的に変圧器は電圧を上げるためにありますが、サイズとコストのために変圧器が実行できない場合があります。電圧逓倍回路は、少数のダイオードとコンデンサを使用して構築できるため、トランスと比較して低コストで非常に効果的です。電圧逓倍回路は、ACをDCに変換するために使用される整流回路と非常に似ていますが、電圧逓倍回路はACをDCに変換するだけでなく、非常に高いDC電圧を生成することもできます。
これらの回路は、電子レンジ、テレビやコンピューターのCRT(ブラウン管)モニターのように、低AC電圧で高DC電圧を生成する必要があり、低電流が必要な場合に非常に役立ちます。CRTモニターには、低電流で高DC電圧が必要です。
全波電圧ダブラ
名前が示すように、入力電圧はこの回路を介して2倍になります。操作は全波電圧ダブラは非常に簡単です:
ACの正弦波の正の半サイクル中に、ダイオードD1は順方向にバイアスされ、D2は逆方向にバイアスされるため、コンデンサC1はD1を介して正弦波のピーク値(Vpeak)まで充電されます。また、正弦波の負の半サイクルの間、D2は順方向にバイアスされ、D1は逆方向にバイアスされるため、コンデンサC2はD2を介してVpeakに電荷を帯びます。
これで、両方のコンデンサがVpeakに充電されるため、負荷が接続されていない状態で、C1とC2の間に2 Vpeak(Vpeak + Vpeak)が得られます。全波整流器にちなんで名付けられました。
半波電圧ダブラ回路
以前は、非安定モードの555タイマーとDC電源を備えた電圧ダブラ回路も作成しました。今回は、220vACと9-0-9トランスを使用して220vACを降圧し、ブレッドボードで電圧マルチプライヤをデモンストレーションできるようにします。
正弦波(AC)の最初の正の半サイクル中に、ダイオードD1は順方向にバイアスされ、コンデンサC1はD1を介して充電されます。コンデンサC1は、ACのピーク電圧(Vpeak)まで充電されます。
正弦波の負の半サイクル中に、ダイオードD2が導通し、D1が逆バイアスされます。D1はコンデンサC1の放電をブロックします。ここで、コンデンサC2は、コンデンサC1(Vpeak)の結合電圧と、同じくVpeakであるAC電圧の負のピークで充電されます。したがって、コンデンサC2は最大2Vpeakボルトまで充電されます。したがって、コンデンサC2の両端の電圧はACのVpeakの2倍です。
次の正のサイクルでは、負荷が接続されている場合、コンデンサC2が負荷に放電され、次のサイクルで再充電されます。したがって、1つのサイクルで充電され、次のサイクルで放電されることがわかります。したがって、リップル周波数は入力信号周波数、つまり50 Hz(ACメイン)に等しくなります。
電圧トリプラー回路
電圧トリプラー回路を構築するには、以下の回路図に従って、上記の半波電圧ダブラ回路にダイオードとコンデンサをもう1つ追加する必要があります。
電圧ダブラ回路で見たように、最初の正の半サイクルでコンデンサC1がVpeakに充電され、コンデンサC2が負の半サイクルで2Vpeakに充電されます。
ここで、2番目の正の半サイクル中に、ダイオードD1とD3が導通し、D2が逆バイアスされます。このようにして、コンデンサC2は、コンデンサC3をそれ自体と同じ電圧(2 Vpeak)まで充電します。
これで、コンデンサC1とC3が直列になり、C1の両端の電圧がVpeak、C3の両端の電圧が2 Vpeakになるため、C1とC3の直列接続の両端の電圧はVpeak + 2Vpeak = 3 Vpeakになり、入力の電圧が3倍になります。 Vpeakボルト。
電圧4重回路
半波電圧ダブラー回路にダイオードとコンデンサを1つ追加して電圧トリプラー回路を構築したので、電圧トリプラー回路にダイオードとコンデンサーをもう1つ追加して、電圧4倍回路(入力電圧の4倍)を構築する必要があります。
電圧トリプラ回路では、コンデンサC1が最初の正の半サイクルでVpeakに充電され、C2が負の半サイクルで2Vpeakに充電され、C3も2番目の正の半サイクルで2Vpeakに充電されることがわかりました。
ここで、2番目の負の半サイクル中にダイオードD2とD4が導通し、コンデンサC4も2VpeakにあるコンデンサC3によって2Vpeakに充電されます。また、両方のコンデンサが2 Vpeakであるため、コンデンサC2とC4の両端で4倍のVpeak(4Vpeak)が得られます。
電圧乗算回路、実質的に電圧が得られた電圧があろうように電圧を得られることは、少ないのでダイオードの両端の一部の電圧降下の倍数よりも、正確にピーク電圧の倍数ではありません。
Vout = Multiplier * Vpeak –ダイオード間の電圧降下
この種の乗算器回路の欠点は、リップル周波数が高く、出力を平滑化するのが非常に難しいことですが、大きな値のコンデンサを使用するとリップルを減らすことができます。また、この回路の利点は、低電圧電源から非常に高い電圧を生成できることです。
ダイオードとコンデンサを追加することで、はるかに高い電圧を生成でき、ピークAC電圧の5倍、6倍、7倍以上の電圧を得ることができます。この回路のダイオードとコンデンサの極性を逆にするだけで、高い負の電圧を生成することもできます。理論的には電圧を無限に増やすことができますが、コンデンサの静電容量、低電流、高波打ちなどの多くの要因により、実際には不可能です。
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ノート:
- 電圧は瞬時に倍増することはありませんが、ゆっくりと増加し、しばらくすると入力電圧の3倍に設定されます。
- コンデンサの定格電圧は、入力電圧の少なくとも2倍にする必要があります。
- 出力電圧は正確にはピーク入力電圧の倍数ではなく、入力電圧よりも低くなります。