Voltage Tripler ist die Schaltung, in der wir das Dreifache der Spitzeneingangsspannung erhalten. Wenn die Spitzenspannung der Wechselspannung 5 Volt beträgt, erhalten wir am Ausgang 15 Volt Gleichstrom. Im Allgemeinen dienen Transformatoren dazu, die Spannung zu erhöhen oder zu verringern, aber manchmal sind Transformatoren aufgrund ihrer Größe und ihrer Kosten nicht durchführbar. Diese Art von Spannungsverdreifacher (Spannungsvervielfacher) kann mit wenigen Dioden und Kondensatoren aufgebaut werden. Diese Schaltungen sind sehr nützlich, wenn eine hohe Gleichspannung mit niedriger Wechselspannung erzeugt werden muss und ein niedriger Strom erforderlich ist, wie bei CRT-Monitoren (Kathodenstrahlröhren) in Fernsehgeräten und Computern. Der CRT-Monitor benötigt eine hohe Gleichspannung bei geringem Strom.
Komponenten
- Dioden -3 (1N4007)
- Capaciotors-22uf (3)
- Transformator (9-0-9)
Schaltplan und Erklärung des Spannungsverdreifachers
Wir können die vorherige Spannungsverdopplerschaltung erweitern, um die Spannungsverdreifachungsschaltung zu erzeugen. In der vorherigen Schaltung haben wir einen 555-Timer verwendet, um die Rechteckwelle durch Gleichstrom zu erzeugen, aber in dieser Schaltung haben wir Wechselstrom (Wechselstrom) verwendet und nur eine weitere Diode und einen Kondensator hinzugefügt, um die Spannung zu verdreifachen.
Wir haben 9-0-9-Transformatoren verwendet, um die Netzwechselspannung (220 V) zu senken, damit wir sie auf dem Steckbrett demonstrieren können.
Während der ersten positiven Halbwelle des Wechselstroms wird die Diode D1 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und der Kondensator C1 wird über den D1 aufgeladen. Der Kondensator C1 wird bis zur Spitzenspannung von AC, dh Vpeak, aufgeladen.
Während der negativen Halbwelle des Wechselstroms leitet die Diode D2 und D1 ist in Sperrrichtung vorgespannt. D1 blockiert die Entladung des Kondensators C1. Nun lädt sich der Kondensator C2 mit der kombinierten Spannung des Kondensators C1 (Vpeak) und der negativen Spitze der Wechselspannung auf, die auch Vpeak ist. Der Kondensator C2 lädt also bis zu 2 V Spitzenspannung auf.
Während der zweiten positiven Halbwelle leiten die Dioden D1 und D3 und D2 wird in Sperrrichtung vorgespannt. Auf diese Weise lädt der Kondensator C2 den Kondensator C3 auf die gleiche Spannung wie sich selbst auf, die 2 Vpeak beträgt.
Jetzt sind die Kondensatoren C1 und C3 in Reihe geschaltet und die Spannung an C1 beträgt Vpeak und die Spannung an C3 beträgt 2 Vpeak. Die Spannung an der Reihenschaltung von C1 und C3 beträgt also Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak. Auf diese Weise erhalten wir die dreifache Spannung von der Spitzenwert von AC. Obwohl die Spannung nicht genau dreimal so hoch ist wie die Spitzenspannung, da an den Dioden eine gewisse Spannung abfällt, wäre die resultierende Spannung:
Vout = 3 * Vpeak - Die Spannungen fallen über die Dioden ab
In unserem Fall haben wir 9V als Eingangsspannung verwendet und ca. 37,1 V Ausgangsspannung. 9v ist der Effektivwert, daher beträgt der Vpeak-Wert 9 * root 2 = 9 * 1,414 = 12,7 v.
Unsere Ausgangsspannung sollte also betragen: 12,7 * 3 = 38,1 V.
Aber wir haben ca. 37,1 V, also ca. 38,1 - 37,1 = 1 V wurde über Dioden hinweg fallen gelassen.
Der Nachteil dieser Spannungsverdreifachungsschaltung besteht darin, dass die Welligkeitsfrequenz sehr hoch ist und es sehr schwierig ist, den Ausgang zu glätten. Die Verwendung des großen Kondensatorwerts kann dazu beitragen, die Welligkeit zu verringern. Und der Vorteil ist, dass wir aus einer Niederspannungsquelle eine sehr hohe Spannung erzeugen können.
Anmerkungen:
- Die Spannung verdreifacht sich nicht sofort, steigt jedoch langsam an und stellt sich nach einiger Zeit auf das Dreifache der Eingangsspannung ein.
- Die Nennspannung der Kondensatoren C2 und C3 sollte mindestens doppelt so hoch sein wie die Eingangsspannung.
- Die Ausgangsspannung ist nicht genau das Dreifache der Eingangsspannung, sie ist geringer als die Eingangsspannung. Wie wir haben 37,1 V für 12,7 Vpeak Wert der Wechselstromversorgung (9 V ist Effektivwert, bedeutet Vpeak ist 9 * 1,414 = 12,7 V) Eingangsversorgung.
Wir können auch eine viel höhere Spannung erzeugen und die Spannung der AC-Spitzenspannung durch Hinzufügen von mehr Dioden und Kondensatoren vervierfachen, 5-mal, 6-mal, 7-mal und mehr.