전압 삼중 회로를 만드는 방법?

전압 3배 회로도 및 작동

전압 삼중기란 무엇입니까?

전압 3배 회로는 입력 전압을 3배로 만드는 회로입니다. 즉, 출력 전압은 최대 입력 전압의 3배가 됩니다. 우리는 몇 가지 다이오드와 커패시터를 사용하여 매우 쉽게 Voltage Tripler 회로를 구축할 수 있습니다. 전압 트리플러 회로는 실제로 피크 입력 전압의 2배, 3배 또는 4배의 출력 전압을 전달하는 일종의 증배기 회로입니다.

전압 배율 회로는 고전압 및 저전류가 필요할 때 사용됩니다. 전압 배율기는 변압기의 크기를 줄이거나 때로는 제거하는 데에도 사용됩니다. 낮은 AC 전압을 높은 DC 전압으로 변환하는 데 매우 유용하며 낮은 전류가 필요합니다.

필요한 구성요소

1N4007 다이오드 3개
22μF 커패시터 3개
9-0-9 강압 변압기
디지털 멀티미터

다이오드(1N4007)

다이오드는 단방향 장치입니다. 즉, 한 방향으로만 전류가 흐르도록 합니다. 정류기, 신호 처리, 신호 클리핑/클램핑, 신호 감지, 신호 혼합 및 많은 전자 시스템과 같은 많은 전자 응용 분야에 사용됩니다. 양극과 음극의 두 단자가 있습니다. 따라서 Anode에서 Cathode로 전류가 흘러야 합니다.

사실 다이오드는 반도체 원리로 작동합니다. 따라서 자유 전자를 기반으로 하는 반도체에는 N형과 P형의 두 가지 유형이 있습니다.

N형 반도체는 자유 전자가 많고 정공 수가 매우 적습니다. 따라서 전자를 다수 전하 캐리어라고 하고 정공을 소수 전하 캐리어라고 합니다. P형 반도체는 정공의 농도가 더 높고 전자의 농도가 매우 낮습니다. 따라서 다수 캐리어는 정공이고 소수 캐리어는 전자입니다.

P형 영역과 N형 영역이 접촉하면 다수 캐리어가 한쪽에서 다른 쪽으로 확산됩니다. N형 영역에는 정공이 적고 P형 영역에는 전자가 적기 때문에 농도 차이로 인해 전자는 P형 영역으로 이동하고 정공은 N형 영역으로 이동합니다. N형 영역의 전자가 P형 영역의 정공과 확산하고 P형 영역의 정공이 N형 영역의 전자와 확산하면 N 쪽에 양이온 층과 P면에 음이온이 나타납니다.

이 두 레이어는 두 영역/반도체의 접합선을 따라 나타납니다. 두 이온층의 이 영역은 모두 재결합하기 때문에 이 영역에 전하가 없기 때문에 공핍 영역 또는 공핍층으로 알려져 있습니다.

공핍층이 형성되면 이 공핍 영역에서 생성된 전기장으로 인해 두 영역에서 전하 캐리어가 확산되지 않습니다.

다이오드의 P측을 배터리의 양극 단자에 연결하고 N측을 음극 단자에 연결하면 이를 순방향 바이어스라고 합니다. 전압을 0에서 증가시키면 처음에는 다이오드를 통해 흐르는 전류가 없습니다. 왜냐하면 전하 캐리어가 공핍층의 전위 장벽을 통과할 충분한 전압이 없기 때문입니다. 다이오드에 인가된 전압이 다이오드에 흐르는 유일한 전류보다 클 때.

다이오드의 N측을 배터리의 음극 단자에 연결하고 P측을 양극 단자에 연결하면 이것을 역 바이어스라고 합니다. 이 바이어싱이 적용되면 P 측의 음의 전자는 음의 터미널 쪽으로 끌어당기고 N 쪽의 정공은 양의 터미널 쪽으로 끌어당겨집니다. 그 결과 공핍층이 넓어져 다이오드가 전류를 차단합니다. 이것이 다이오드가 단방향 소자인 이유입니다.

커패시터

커패시터는 전하의 형태로 에너지를 저장하는 데 사용되는 장치입니다. 그들은 많은 전자 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 커패시터는 두 개의 금속판으로 구성되며 그 사이에 유전 물질이 채워져 있습니다. 따라서 이 두 판에 전위를 적용하면 이 판 사이에 전기장이 생성됩니다. 양전하가 음수면에 수집되고 음전하가 양수면에 수집됩니다.

이 프로세스는 두 플레이트가 모두 충분히 충전되고 해당 조건에서 커패시터가 완전히 충전된 상태가 될 때까지 계속됩니다. 두 판은 극성이 다른 동일한 전하를 가지고 있습니다. 따라서 이러한 판 사이에 전기장이 발생합니다. 이것이 커패시터가 전하를 유지하는 방식입니다. 이제 커패시터의 두 판 사이에 유전체가 채워진 이유를 살펴보겠습니다.

유전체에는 극성 분자가 있습니다. 즉, 플레이트에 적용된 전하에 따라 플레이트 중 하나를 향해 이동할 수 있습니다. 따라서 분자는 더 많은 전자가 음판 쪽으로 끌리고 더 많은 전자가 양극판에서 밀어낼 수 있는 방식으로 정렬됩니다. 이제 커패시터를 완전히 충전한 후 배터리를 제거하면 커패시터가 이 충전을 오랫동안 유지할 수 있습니다. 이것이 에너지 저장 요소로 작용하는 방식입니다. 커패시터의 두 단자에 부하를 가하면 방전이 시작되고 연결된 부하에 전류가 흐르기 시작합니다.

커패시터는 여러 곳에서 사용할 수 있습니다. 이 프로젝트의 응용 프로그램 중 하나입니다. 바이패스 커패시터로도 사용할 수 있습니다. 바이패스 커패시터는 스위칭으로 인해 발생하는 리플 및 변동을 처리하는 것과 같이 전원 공급 장치의 노이즈를 필터링하기 위해 IC와 함께 사용됩니다. 따라서 해당 타이밍에서 전원 공급 장치가 차단되면 커패시터가 임시 전원 공급 장치 역할을 합니다. 정류기에도 사용할 수 있습니다. 정류기는 다이오드로 구성되어 있지만 커패시터의 역할도 중요합니다.

정류기의 출력은 커패시터에서 전달되는 경우 커패시터의 충전 및 방전으로 인해 부드러운 DC 신호로 변환되는 연속 파형입니다. 커패시터의 또 다른 적용은 신호 필터링입니다. 신호 처리에 널리 사용되는 필터를 설계하는 데 사용됩니다. 따라서 라디오에서 주파수를 조정하여 듣고 싶은 완벽한 채널을 선택하는 데 사용됩니다. 커패시터의 마지막 사용은 에너지를 저장하는 것입니다. 일반 배터리보다 수명이 훨씬 길고 충전 및 방전 시간이 정말 짧아서 훨씬 빠르게 전력을 전달할 수 있습니다.

전압 3배 회로도

회로는 정말 매우 간단합니다. 이 회로를 브레드보드에서 만들거나 Perfboard에서 납땜할 수 있습니다. 회로도를 따르기만 하면 모든 설정이 완료됩니다. 먼저 변압기의 9V 단자를 커패시터의 양극 단자에 연결합니다. 이제 이 커패시터의 음극 단자를 다이오드의 양극 단자에 연결한 다음 이 다이오드의 음극 단자를 변압기의 0V 단자에 연결합니다. 이제 다른 다이오드의 음극 단자를 이 다이오드의 양극 단자와 연결하고 양극 단자를 다른 커패시터의 음극 단자의 음극 단자와 연결한 다음 이 커패시터의 양극 단자를 트랜스포머의 0V 단자에 연결합니다.

이제 세 번째 커패시터의 양극 단자를 이전 다이오드의 음극 단자와 연결하고 음극 단자를 세 번째 다이오드의 양극 단자와 연결한 다음 이 다이오드의 음극 단자를 변압기의 0V 단자입니다.

9-0-9 변압기를 사용하여 220V의 AC 주전원을 낮추고 있습니다. 이제 첫 번째 양의 반주기에서 다이오드 D1은 순방향 바이어스되고 커패시터 C1은 D1에서 전압의 피크 값(Vpeak)까지 충전됩니다. 그리고 음의 반주기에서 다이오드 D2는 순방향 바이어스되고 다이오드 D1은 역방향 바이어스됩니다. D1은 커패시터 C1을 방전시키지 않습니다. 커패시터 C2는 C1(Vpeak)의 결합된 전압과 AC 주전원의 음의 피크 전압으로 충전되므로 2Vpeak까지 충전됩니다.

양의 두 번째 반주기 동안 다이오드 D1 및 D3이 전도되고 D2가 역 바이어스됩니다. 따라서 커패시터 C3은 2Vpeak인 C2와 동일한 전압으로 충전됩니다. 이제 커패시터 C1과 C3이 직렬로 연결되어 있는 것을 볼 수 있으므로 이 커패시터 양단의 총 전압은 Vpeak + 2Vpeak =3Vpeak입니다. 이것이 인가 전압의 3배 값을 출력으로 얻는 방법입니다. 분석적으로 위의 계산은 정확할 수 있습니다. 그러나 우리는 실용적인 측면도 고려해야 합니다. 실제로 일부 전압은 다이오드에서도 떨어지므로 출력 전압은 입력 전압의 정확히 3배가 아닙니다. 다음과 같습니다.

Vout =3 x Vpeak – 다이오드 양단의 전압 강하

전압 삼중 회로의 작동

입력 측 전압은 변압기에서 측정되고 출력 측 전압은 세 번째 다이오드에서 측정됩니다. 먼저 디지털 멀티미터의 노브를 20V 범위로 설정하고 입력 전압을 측정한 다음 범위를 변경하여 출력 측 전압을 측정합니다. 이 프로젝트에서는 9V 변압기를 사용하여 입력을 제공했습니다. 이 값은 RMS 값이므로 피크 대 피크 전압을 결정하려면 √2를 곱해야 하므로 Vpeak =9 x √2 =12.7V

따라서 분석적으로 출력은 12.7 x 3 =38.1V여야 합니다.

하지만 약 37.3V로 밝혀졌습니다. 따라서 다이오드 양단의 전압 강하는 38.1-37.3 =0.8V입니다.

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