산업기술
산업 제조
전압 배율기 이론적으로 AC 피크 입력의 정수 배(예:AC 피크 입력의 2, 3 또는 4배)인 출력을 생성하는 특수 정류기 회로입니다. 따라서 더블러를 사용하여 100Vpeak AC 소스에서 200VDC, 쿼드러플러에서 400VDC를 얻을 수 있습니다. 실제 회로의 모든 부하는 이러한 전압을 낮춥니다.
먼저 전압 배율기(반파 및 전파), 전압 삼중기 및 전압 사중기와 같은 여러 유형의 전압 증배기를 살펴본 다음 전압 증배기 안전에 대한 일반적인 사항을 살펴보고 Cockcroft-Walton 증배기로 마무리합니다.
전압 더블러 애플리케이션은 240VAC 또는 120VAC 소스를 사용할 수 있는 DC 전원 공급 장치입니다. 전원 공급 장치는 스위치 선택 전파 브리지를 사용하여 240VAC 소스에서 약 300VDC를 생성합니다. 스위치의 120V 위치는 120VAC에서 약 300VDC를 생성하는 더블러로 브리지를 다시 배선합니다. 두 경우 모두 300VDC가 생성됩니다. 이것은 예를 들어 개인용 컴퓨터에 전원을 공급하기 위해 더 낮은 전압을 생성하는 스위칭 조정기에 대한 입력입니다.
아래 그림(a)의 반파장 전압 더블러는 (b)의 클램퍼와 이전 그림의 피크 검출기(반파장 정류기)의 두 회로로 구성되며, 이는 아래 그림(c)에 수정된 형태로 표시됩니다. 피크 검출기(반파 정류기)에 C2가 추가되었습니다.
반파 전압 더블러(a)는 (b) 클램퍼 및 (c) 반파 정류기로 구성됩니다.
반파 전압 더블러 동작 회로 분석
위의 그림(b)를 참조하면 C2는 AC 입력의 음의 반주기에서 5V(다이오드 강하를 고려하면 4.3V)로 충전합니다. 오른쪽 끝은 전도성 D2에 의해 접지됩니다. 왼쪽 끝은 AC 입력의 음의 피크에서 충전됩니다. 클램퍼의 동작입니다.
양의 반주기 동안 반파장 정류기는 위의 그림(c)에서 작동합니다. 다이오드 D2는 역 바이어스되기 때문에 회로에서 벗어납니다. C2는 이제 전압 소스와 직렬입니다. 발전기와 C2, 직렬 보조의 극성에 유의하십시오. 따라서 정류기 D1은 사인파 피크에서 총 10V, 발전기에서 5V, C2에서 5V를 봅니다. D1은 파형 v(1)을 전도하여(아래 그림), C1을 5V DC에 있는 사인파의 피크로 충전합니다(아래 그림 v(2)). 파형 v(2)는 사인파 입력의 몇 사이클 후에 10V(다이오드 강하의 경우 8.6V)에서 안정화되는 더블러의 출력입니다.
*SPICE 03255.eps C1 2 0 1000p D1 1 2 다이오드 C2 4 1 1000p D2 0 1 다이오드 V1 4 0 SIN(0 5 1k) .model 다이오드 d .tran 0.01m 5m .end
전압 더블러:v(4) 입력. v(1) 클램퍼 단계. v(2) 더블러 출력인 반파장 정류기 단계
전파 전압 더블러 한 쌍의 직렬 적층 반파 정류기로 구성됩니다. (아래 그림) 해당 넷리스트는 아래 그림과 같습니다.
전파 전압 더블러 동작 분석
하단 정류기는 입력의 음의 반주기에서 C1을 충전합니다. 상단 정류기는 양의 반주기에서 C2를 충전합니다. 각 커패시터는 5V(다이오드 드롭을 고려하면 4.3V)의 전하를 띤다. 노드 5의 출력은 C1 + C2 또는 10V의 직렬 총계입니다(다이오드 강하가 있는 경우 8.6V).
전파 전압 더블러는 극성이 교대로 작동하는 2개의 반파 정류기로 구성됩니다.
아래의 출력 v(5) 그림은 입력 v(2) 편위의 한 주기 내에 최대 값에 도달합니다.
전파 전압 배율기:v(2) 입력, v(3) 중간 지점 전압, v(5) 출력 전압
아래 그림은 한 쌍의 반대 극성 반파 정류기(a)에서 전파 더블러를 유도한 것을 보여줍니다. 쌍의 음의 정류기는 명확성을 위해 다시 그려집니다(b). 둘 다 동일한 접지를 공유하는 (c)에서 결합됩니다. (d)에서 음극 정류기는 양극 정류기와 하나의 전압 소스를 공유하도록 다시 배선됩니다. 이렇게 하면 ±5V(다이오드 드롭이 있는 경우 4.3V) 전원 공급 장치가 생성됩니다. 그러나 10V는 두 출력 사이에서 측정할 수 있습니다. 접지 기준점은 접지에 대해 +10V를 사용할 수 있도록 이동됩니다.
전파 더블러:(a) 더블러 쌍, (b) 다시 그려짐, (c) 접지 공유, (d) 동일한 전압 소스 공유. (e) 그라운드 포인트를 이동합니다.
전압 3배기 (아래 그림)은 더블러와 반파 정류기(C3, D3)의 조합으로 제작되었습니다. 반파장 정류기는 노드 3에서 5V(4.3V)를 생성합니다. 더블러는 노드 2와 노드 3 사이에 또 다른 10V(8.4V)를 제공합니다. 이에 대해 출력 노드 2에서 총 15V(12.9V) 지면. 넷리스트는 아래 그림과 같습니다.
1단 정류기 위에 쌓인 더블러로 구성된 전압 트리플러.
아래 그림의 V(3)은 첫 번째 음의 반주기에서 5V(4.3V)로 상승합니다. 입력 v(4)는 반파 정류기의 5V로 인해 5V(4.3V) 위로 이동합니다. 그리고 클램퍼(C2, D2)로 인해 v(1)에서 5V가 더 필요합니다. D1은 C1(파형 v(2))을 v(1)의 피크 값으로 충전합니다.
*SPICE 03283.eps C3 3 0 1000p D3 0 4 다이오드 C1 2 3 1000p D1 1 2 다이오드 C2 4 1 1000p D2 3 1 다이오드 V1 4 3 SIN(0 5 1k) .model 다이오드0 .m 01mtran .끝
전압 삼중기:v(3) 반파 정류기, v(4) 입력+ 5V, v(1) 클램퍼, v(2) 최종 출력.
전압 4배기 아래 그림에 표시된 두 개의 더블러의 스택 조합입니다. 각 더블러는 20V(17.2V)의 접지와 관련하여 노드 2에서 직렬 총계에 대해 10V(8.6V)를 제공합니다.
넷리스트는 아래 그림과 같습니다.
노드 2에 출력이 있는 직렬로 쌓인 두 개의 더블러로 구성된 전압 쿼드러플러
쿼드러플러의 파형은 아래 그림과 같습니다. 2개의 DC 출력을 사용할 수 있습니다. v(3), 더블러 출력 및 v(2) 쿼드러플러 출력. 클램퍼의 일부 중간 전압은 5V로 스윙하는 입력 사인파(표시되지 않음)가 v(5), v(4) 및 v(1)에서 더 높은 레벨에서 연속적으로 클램핑됨을 보여줍니다. 엄밀히 말하면 v(4)는 클램퍼 출력이 아닙니다. 이것은 단순히 v(3) 더블러 출력과 직렬로 연결된 AC 전압 소스입니다. 그럼에도 불구하고 v(1)은 v(4)의 고정 버전입니다.
전압 4배기:v(3) 및 v(2)에서 사용 가능한 DC 전압. 중간 파형:클램퍼:v(5), v(4), v(1).
이 시점에서 전압 증배기에 대한 몇 가지 참고 사항이 있습니다. 예에 사용된 회로 매개변수(V=5V 1kHz, C=1000pf)는 많은 전류(마이크로암페어)를 제공하지 않습니다. 또한 부하 저항이 생략되었습니다. 부하는 표시된 전압에서 전압을 줄입니다. 예에서와 같이 회로가 저전압에서 kHz 소스에 의해 구동되어야 하는 경우 커패시터는 일반적으로 0.1~1.0μF이므로 출력에서 밀리암페어의 전류를 사용할 수 있습니다. 곱셈기가 50/60Hz에서 구동되는 경우 커패시터는 수백 밀리암페어의 출력 전류를 제공하기 위해 수백에서 수천 마이크로패럿입니다. 라인 전압으로 구동하는 경우 커패시터의 극성 및 정격 전압에 주의하십시오.
마지막으로, 모든 직접 라인 구동 전원(변압기 없음)은 실험자와 라인 작동 테스트 장비에 위험합니다. 상업용 직접 구동 공급 장치는 위험한 회로가 사용자를 보호하기 위해 인클로저에 있기 때문에 안전합니다. 모든 전압의 전해 커패시터로 이러한 회로를 브레드보드할 때 극성이 바뀌면 커패시터가 폭발합니다. 이러한 회로는 안전 실드 뒤에서 전원을 켜야 합니다.
임의 길이의 계단식 반파 더블러의 전압 승수는 Cockcroft-Walton 으로 알려져 있습니다. 아래 그림과 같이 승수. 이 배율기는 저전류에서 고전압이 필요할 때 사용됩니다. 기존 공급 장치에 비해 장점은 값비싼 고전압 변압기가 필요하지 않다는 것입니다. 적어도 출력만큼 높지는 않습니다.
Cockcroft-Walton x8 전압 배율기; v(8)에서 출력.
위의 그림에서 노드 1과 노드 2의 왼쪽에 있는 한 쌍의 다이오드와 커패시터는 반파 더블러를 구성합니다. 다이오드를 45 o 회전 시계 반대 방향, 하단 커패시터 90 o 이전 그림(a)처럼 보이게 합니다. 이중기 섹션 중 4개는 이론적인 x8 곱셈 계수에 대해 오른쪽으로 계단식으로 연결됩니다. 노드 1에는 1x(5V)만큼 위로 이동된 사인파인 클램퍼 파형(표시되지 않음)이 있습니다. 다른 홀수 노드는 연속적으로 더 높은 전압으로 고정된 사인파입니다. 첫 번째 더블러의 출력인 노드 2는 아래 그림에서 2x DC 전압 v(2)입니다. 연속 짝수 노드는 연속적으로 더 높은 전압으로 충전됩니다:v(4), v(6), v(8)
D1 7 8 다이오드 C1 8 6 1000p D2 6 7 다이오드 C2 5 7 1000p D3 5 6 다이오드 C3 4 6 1000p D4 4 5 다이오드 C4 3 5 1000p D5 3 4 다이오드 C5 2 3 D6 1010 다이오드 다이오드 C6 1 3 1000p C7 2 0 1000p C8 99 1 1000p D8 0 1 다이오드 V1 99 0 SIN(0 5 1k) .model 다이오드 d .tran 0.01m 50m .end
Cockcroft-Walton(x8) 파형. 출력은 v(8)입니다.
다이오드 강하가 없으면 2개의 다이오드 강하(10-1.4)=8.6V가 현실적임을 고려하면 각 더블러는 2Vin 또는 10V를 생성합니다. 총 4개의 더블러에 대해 40V 중 4·8.6=34.4V가 예상됩니다.
참조 위의 그림에서 v(2)는 대략 맞습니다. 그러나 v(8)은 예상되는 34.4V 대신 <30V입니다. Cockcroft-Walton 승수의 골칫거리는 각 추가 단계가 이전 단계보다 적게 추가된다는 것입니다. 따라서 단계 수에 대한 실질적인 제한이 있습니다. 기본 회로를 수정하면 이러한 한계를 극복할 수 있습니다. [ABR] 또한 이전 회로의 경우 5ms와 비교하여 40msec의 시간 척도에 주목하십시오. 전압이 이 회로의 단자 값까지 상승하는 데 40msec가 필요했습니다. 위 그림의 넷리스트에는 시뮬레이션 시간을 50msec로 확장하는 ".tran 0.010m 50m" 명령이 있습니다. 그러나 40msec만 표시됩니다.
Cockcroft-Walton 증배관은 최대 2000V를 필요로 하는 광전자 증배관에 보다 효율적인 고전압 소스 역할을 합니다. [ABR] 또한, 이 관에는 수많은 다이노드가 있습니다. , 더 낮은 전압 "짝수 번호" 노드에 연결해야 하는 단자. 멀티플라이어 탭의 직렬 스트링은 이전 설계의 열 발생 저항 전압 분배기를 대체합니다.
AC 라인으로 작동되는 Cockcroft-Walton 증배기는 정전기를 중화하고 공기 청정기를 위해 "이온 발생기"에 고전압을 제공합니다.
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전압 조정기는 회로가 고정 전압을 유지하도록 지원하기 때문에 필요한 전기 장치입니다. 프로젝트에 있는 일부 전기 부품이 튀는 것을 방지하려면 회로에서 일정한 전압을 유지해야 합니다. 시장에는 세 가지 종류의 전압 조정기가 있습니다. 예를 들어 인버터, 스텝 다운 및 스텝 업 전압 조정기가 있습니다. 특히 전압 레귤레이터는 다른 요인을 변경하더라도 고정된 전압을 유지합니다. 이러한 요소는 부하 임피던스 또는 입력 전압을 구성할 수 있습니다. 이 기사에서는 9v 전압 조정기에 대해 설명합니다. 이 전기 장치는 스텝 업 또는 스텝 다운
전압 조정기는 전기 프로젝트에서 매우 인기가 있습니다. 제공된 병입 전압에도 불구하고 지속적인 출력 전압을 제공하여 작동합니다. LM7815 정류기는 통합 회로의 LM78XX 시리즈에 속합니다. 이 시리즈의 전압 정류기에는 3개의 핀이 있으며 고정 출력 전압을 생성합니다. 그러나 시리즈의 전압 조정기는 대조되는 고정 출력 전압과 함께 제공됩니다. 이 기능은 LM78XX 시리즈 전압 조정기를 많은 애플리케이션에 적용할 수 있도록 도와줍니다. 이 기사에서는 LM7815 전압 조정기, 그 특성 및 프로젝트에서의 사용에 대해 설명합니다.