Feszültségsokszorozó

A feszültségsokszorózó egy olyan áramkör, amely a bemeneti váltófeszültségből állít elő olyan egyenfeszültséget, amelynek értéke a bemeneti váltófeszültség effektív értékének többszöröse.

Az energiamegmaradás elve a feszültségsokszorozókra is érvényes, minél nagyobb feszültséget állítunk elő, annál kisebb lesz a feszültségsokszorozó terhelhetősége.

Alkalmazási területei

Feszültségsokszorozókat olyan áramkörök táplálására használnak, amelyek nagy feszültséget igényelnek, viszont működésük nem igényel nagy terhelőáramot.

• Feszültségsokszorozóval állították elő a képcsöves televíziók és CRT monitorok képcsövei számára a több kV-os anódfeszültséget.
• A kezdetleges felépítésű részecskegyorsítók (ún. kaszkádgyorsító) táplálását is feszültségsokszorozóval oldották meg.
• Részecskedetektorok detektorcsöveinek táplálása
• Fotoelektron-sokszorozók táplálása (pl. infratávcső)

Villard feszültségkétszerező

A Villard-kapcsolás egy egyfokozatú feszültségkétszerező kaszkádáramkör.

Az áramkörben a bemenő váltófeszültség (Pr1.Vt) negatív félperiódisai közelítőleg csúcsfeszültségre töltik fel a C1 kondenzátort. Így a D1 dióda kapcsain megjelenő feszültség:

$U_{D1}=U_{C1}+U_{be}sin(\omega t)$

A D1 dióda kapcsain tehát a feszültség az U_C1 egyenfeszültség által a pozitív feszültségtengelyen eltolt U_be csúcsértékű szinuszos feszültség lesz, ami a pozitív csúcsoknál kétszerese a bemeneti feszültség csúcsértékének (Pr2.Vt). A feltöltött pufferkondenzátor miatt a D1 diódát záróirányban kétszeres csúcsfeszültség veszi igénybe.

A kapcsolás másik rész a D2 diódából és a C2 kondenzátorból álló csúcsegyenirányító.Ennek az egyenirányítónak a bemeneti feszültsége a D1 diódán megjelenő lüktető pozitív egyenfeszültség, aminek már nincs negatív komponense. Ez azt jelenti, hogy a D2 dióda e lültető feszültség csúcsértékére tölti a C2 pufferkondenzátort. Így a kimeneti kapcsokon (a búgófeszültségtől eltekintve) kétszerezett egyenfeszültséget kapunk (Pr3.Vt).

A Villard-kapcsolás előnye, hogy a bemeneti és kimeneti pontok hideg vége közös.

A Villard-kapcsolás hátránya, hogy a C2 pufferkondenzátort a kétszeres, kimenő feszültségre kell méretezni.

Delon-hidas feszültségkétszerező

A Delon-híd ellentétesen polarizált egyutas egyenirányítókból áll. A kimeneti feszültség a két egyenirányító egyenfeszültségeinek összege lesz.

A bemeneti váltófeszültség (Pr1.Vt) negatív félperiódusában a D1 diódán keresztül a C1 kondenzátor töltődik csúcsfeszültségre, a pozitív félperiódusban pedig a D2 diódán keresztül a C2 kondenzátor.

A Delon híd kimeneti feszültsége (terhelés nélkül) a két pufferkondenzátoron lévő feszültségek összegével egyenlő.

A Delon-hidas kapcsolás előnye, hogy mind a diódák, mind a kondenzátorok feszültségtűrése a bemeneti feszültségre méretezhetőek.

A Delon-hidas kapcsolás hátránya, hogy a kimenetének egyik pontja sem kapcsolható a közös földponthoz. Ha a közös földponthoz szeretnénk csatlakoztatni a hídkapcsolás kimenetének egyik pontját, akkor elválasztótranszformátoron keresztül kell megtáplálnunk.

Kaszkád kapcsolású feszültségsokszorozó

Amikor a feszültségkétszerező áramkörrel nem tudunk elegendő nagyságú feszültséget előállítani, akkor alkalmazhatjuk a kaszkád kapcsolású feszültségsokszorozó kapcsolásokat.

Ezek az áramkörök n fokozatból állnak, és mindegyik fokozat

$U_X=\sqrt{2U_{eff}}$

feszültségre tölti fel a C_X kondenzátorokat.

A feltöltött kondenzátorok gyakorlatilag úgy viselkednek, mintha akkumulátorcellákat kapcsolnánk sorba.

Előnyei:

• A kondenzátorok és a diódák feszültségtűrése mindegyik fokozatban elegendő, ha U_Cmax=2U_be
• A bemenő feszültség értékétől és a fokozatok számától függően bármekkora feszültség előállítható
• Ha nagyfrekvenciás váltófeszültséget sokszorozunk, kisebb kapacitású, fóliakondenzátorok is alkalmazhatók.

Hátrányai

• Minél több fokozatot építünk össze, annál kisebb árammal terhelhető