Násobiče napětí

Násobiče napětí lze realizovat opakováním jednotlivých typů usměrňovačů tak, aby z hlediska střídavého napájení byly všechny jejich stupně spojeny paralelně a z hlediska jejich výstupních stejnosměrných napětí byly jejich výstupy v sérii.

Takovým násobičům se říká kaskádové a jsou odvozeny z jednotlivých typů usměrňovačů.

Princip jejich činnosti spočívá v nabíjení paralelních kapacit a vybíjení sériových kapacit.

Umožňují získat dvojnásobek, trojnásobek i vícenásobek maximální hodnoty napájecího střídavého napětí.

Kaskádový násobič napětí

Pro velmi malé proudy a vysoké hodnoty napětí se nevyplatí konstruovat transformátory s vysokým sekundárním napětím (velká pracnost vinutí mnoha závitů tenkého vodiče a velké riziko mezizávitových průrazů tenké izolace tenkého vodiče). Řešením je použití násobiče napětí. Násobičem lze násobit napětí teoreticky nekonečně mnohokrát, prakticky přijatelná účinnost násobiče omezuje koeficient násobení na hodnotu přibližně 10 x.

---

Obr. 1: Kaskádový násobič napětí

Činnost kaskádového násobiče napětí

Používá se v těch případech, kdy potřebujeme získat napětí několikanásobně vyšší, než dodává transformátor. Nabíjení kondenzátorů násobiče probíhá následovně:

Po dobu první kladné půlvlny se přes diodu D₁ nabije kondenzátor C₁ na hodnotu U_m.

V průběhu první záporné půlvlny se přes diodu D₂ nabije kondenzátor C₂ na hodnotu 2U_m.

Při druhé kladné půlvlně se přes diodu D₃ nabije kondenzátor C₃ na hodnotu 2U_m.

Ve druhé záporné půlvlně se přes diodu D₄ nabije kondenzátor C₄ na hodnotu 2U_m.

Mezi body 3 (C₁ a C₃) se objeví napětí 3U_m, mezi body 4 (C₂ a C₄) napětí 4U_m. Napětí na zátěži je rovno součtu napětí na kondenzátorech C₂ a C₄ a rovná se přibližně čtyřnásobku maximální hodnoty napětí na sekundárním vinutí transformátoru.

Z toho plyne obecný závěr pro násobič napětí:

• na spodních kondenzátorech jsou liché násobky napětí U₀

• na horních kondenzátorech jsou sudé násobky napětí U₀.

Na základě předcházejících úvah dimenzujeme všechny užité diody na závěrné napětí U_R > 2xU₀ a propustný proud zátěže I_F = I. Kapacitu jednotlivých kondenzátorů volíme podle empirického vztahu:

kde:

n = počet stupňů násobiče, ze kterých je odebírán proud

I = střední hodnota proudu do zátěže [A]

U₀ = střední hodnota napětí základního stupně [V]

f = kmitočet napětí U_vst, obvykle 50 [Hz]

Napěťově dimenzujeme kondenzátory na napětí Uc > 2xU₀ (včetně prvního pro jednotnost).

Zdroje

• BRINDL, Pavel. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_06_ Zdvojovače a násobiče napětí. Přerov, 2013.

Obrázky

• Obr. 1: BRINDL, Pavel. Kaskádový násobič napětí. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_06_ Zdvojovače a násobiče napětí. Přerov, 2013.