Дамми-д зориулсан хүчдэлийн үржүүлэгч хэрхэн ажилладаг вэ. Хүчдэл үржүүлэгч Шулуутгагч. Хүчдэл давхарлагч: онцлог ба үйл ажиллагааны зарчим

Илүү олон удаа радио сонирхогчид хүчдэлийг үржүүлэх зарчим дээр баригдсан цахилгаан хэлхээг сонирхож байна. Энэхүү сонирхол нь зах зээл дээр өндөр багтаамжтай бяцхан конденсаторууд гарч ирсэн, трансформаторын ороомог ороомог залгуурт ашигладаг зэс утасны өртөг нэмэгдэж байгаатай холбоотой юм. Дээр дурдсан төхөөрөмжүүдийн нэмэлт давуу тал нь жижиг хэмжээсүүд бөгөөд энэ нь зохион бүтээсэн төхөөрөмжийн эцсийн хэмжээсийг эрс багасгадаг. Хүчдэл үржүүлэгч гэж юу вэ? Энэ төхөөрөмж нь тодорхой аргаар холбогдсон конденсатор ба диодуудаас бүрдэнэ. Үндсэндээ энэ нь бага хүчдэлийн эх үүсвэрээс өндөр шууд хүчдэл рүү хувьсах хүчдэлийг хувиргагч юм. Та яагаад тогтмол хүчдэлийн үржүүлэгч хэрэгтэй байна вэ?

Хэрэглээний хамрах хүрээ

Ийм төхөөрөмж нь телевизийн төхөөрөмжид (зургийн хоолойн анодын хүчдэлийн эх үүсвэрт), эмнэлгийн хэрэгсэлд (өндөр чадалтай лазерыг тэжээх), хэмжих технологид (цацраг хэмжих хэрэгсэл, осциллограф) өргөн хэрэглэгддэг. Үүнээс гадна шөнийн харааны төхөөрөмж, цахилгаан шокын төхөөрөмж, гэр ахуйн болон албан тасалгааны тоног төхөөрөмж (хуулбарлах машин) зэрэгт ашиглагддаг. Хүчдэл үржүүлэгч нь хэдэн арван, бүр хэдэн зуун мянган вольт хүртэл хүчдэл үүсгэх чадвартай тул ийм алдартай болсон. Энэ нь төхөөрөмжийн жижиг хэмжээс, жин юм. Дээр дурдсан төхөөрөмжүүдийн бас нэг чухал давуу тал бол үйлдвэрлэхэд хялбар байдал юм.

Хэлхээний төрлүүд

Харж буй төхөөрөмжүүд нь тэгш хэмтэй ба тэгш бус, эхний болон хоёр дахь төрлийн үржүүлэгчид хуваагддаг. Хоёр тэгш бус хэлхээг холбох замаар тэгш хэмтэй хүчдэлийн үржүүлэгчийг олж авна. Ийм нэг хэлхээнд конденсаторын (электролит) туйлшрал ба диодын дамжуулах чанар өөрчлөгддөг. Тэгш хэмтэй үржүүлэгч нь хамгийн сайн шинж чанартай байдаг. Гол давуу талуудын нэг нь залруулсан хүчдэлийн долгионы давтамжийн хоёр дахин нэмэгдсэн утга юм.

Үйл ажиллагааны зарчим

Зурган дээр хагас долгионы төхөөрөмжийн хамгийн энгийн хэлхээг харуулав. Үйл ажиллагааны зарчмыг авч үзье. Хүчдэлийн сөрөг хагас циклийг хэрэглэх үед конденсатор C1 нь D1 задгай диодоор дамжуулан хэрэглэсэн хүчдэлийн далайцын утга хүртэл цэнэглэж эхэлдэг. Эерэг долгионы үе эхлэх үед C2 конденсатор (D2 диодоор) хэрэглэсэн хүчдэлээс хоёр дахин их цэнэглэгддэг. Сөрөг хагас мөчлөгийн дараагийн үе шатны эхэнд C3 конденсатор нь хүчдэлийн утгаас хоёр дахин их цэнэглэгддэг бөгөөд хагас мөчлөг өөрчлөгдөхөд C4 конденсатор нь заасан утгаар цэнэглэгддэг. Төхөөрөмж нь ээлжлэн гүйдлийн хүчдэлийн хэд хэдэн бүтэн хугацаанд асдаг. Гаралт нь тогтмол физик хэмжигдэхүүн бөгөөд энэ нь дараалсан, байнга цэнэглэгддэг C2 ба C4 конденсаторуудын хүчдэлийн үзүүлэлтүүдийн нийлбэр юм. Үүний үр дүнд бид оролтоос дөрөв дахин их утгыг олж авдаг. Энэ бол хүчдэлийн үржүүлэгчийн ажиллах зарчим юм.

Хэлхээний тооцоо

Тооцоолохдоо шаардлагатай параметрүүдийг тохируулах шаардлагатай: гаралтын хүчдэл, хүч, хувьсах оролтын хүчдэл, хэмжээс. Зарим хязгаарлалтыг үл тоомсорлож болохгүй: оролтын хүчдэл нь 15 кВ-аас хэтрэхгүй, түүний давтамж 5-100 кГц, гаралтын утга нь 150 кВ-аас хэтрэхгүй байх ёстой. Практикт 50 Вт-ын гаралтын чадалтай төхөөрөмжүүдийг ашигладаг боловч гаралтын утга нь 200 Вт-д ойртох хүчдэлийн үржүүлэгчийг зохион бүтээх нь бодитой юм. Гаралтын хүчдэлийн утга нь ачааллын гүйдлээс шууд хамаардаг бөгөөд дараахь томъёогоор тодорхойлогдоно.

U out = N*U in - (I (N3 + +9N2 /4 + N/2)) / 12FC, энд

I - ачааллын гүйдэл;

N - алхамуудын тоо;

F - оролтын хүчдэлийн давтамж;

C нь генераторын хүчин чадал юм.

Тиймээс, хэрэв та гаралтын хүчдэл, гүйдэл, давтамж, алхмын тоог тохируулбал шаардлагатай хэмжээг тооцоолох боломжтой

Хүчдэл хоёр дахин нэмэгдүүлэгчбага хувьсах гүйдлийн хүчдэлээс өндөр тогтмол гүйдэл авахын тулд ашигладаг. Хүчдэлийн давхар хэлхээ нь маш энгийн бөгөөд дүрмээр бол зөвхөн дөрвөн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ - хоёр Шулуутгагч, хоёр.

Хүчдэл давхарлагчийн үйл ажиллагааны тодорхойлолт

Энэ хүчдэлийн давхар хэлхээнд C1 нь эерэг хагас мөчлөг бүрт VD1 () диодоор цэнэглэгддэг. C1 конденсатор дээрх хүчдэл нь оролтын хувьсах хүчдэлийг 1.414 (U далайц / U үр дүнтэй) хүчин зүйлээр үржүүлсэнтэй тэнцүү эсвэл оролтод 220 В-ийн хувьсах хүчдэл хэрэглэвэл ойролцоогоор 311 вольт байна.

С2 багтаамж нь VD2 диодоор дамжин сөрөг хагас цикл тутамд 311 вольт хүртэл цэнэглэгддэг. Хоёр конденсаторыг цувралаар холбосон тул гаралт дээр 622 вольтын тогтмол хүчдэлийг авдаг.

Энэ хэлхээ нь диод ба конденсаторыг зөв сонгосон тохиолдолд ямар ч хувьсах гүйдлийн оролтын хүчдэлтэй ажиллах болно. Хэлхээ зөв ажиллуулахын тулд энэ нь зайлшгүй шаардлагатай. 200 Ом нь том конденсаторыг ашиглах үед гүйдлийн өсөлтийг хязгаарлах зориулалттай. Үүний үнэ цэнэ нь чухал биш юм.

Мөн Шулуутгагчийн хоёрдогч ороомогоос авсан хүчдэлийг хувьсах хүчдэлийн эх үүсвэр болгон ашиглаж болно. Энэ сонголтыг дизайн хийхэд ашигласан.

Анхаар.Хүчдэл давхарлагчийн хэлхээ нь трансформаторгүйгээр баригдсан тул цахилгаан цочролоос зайлсхийхийн тулд маш болгоомжтой байх хэрэгтэй.

Саяхныг хүртэл хүчдэлийн үржүүлэгчийг дутуу үнэлдэг байсан. Олон дизайнерууд эдгээр хэлхээг хоолойн технологийн үүднээс авч үздэг тул зарим нэг сайхан боломжуудыг алддаг. Зурагтуудад хүчдэлийн гурав дахин өсгөгч, дөрөв дахин нэмэгдүүлэгчийг ашигласан нь ямар амжилттай шийдэл байсан нь сайн мэддэг. Аз болоход бид SMPS-д рентген туяаны асуудлыг шийдэх шаардлагагүй, гэхдээ өндөр давтамжийн шилжүүлэлт болон 60 Гц трансформаторыг ашиглан ердийн аргаар тодорхой хязгаарт хүрсэн тохиолдолд хүчдэлийн үржүүлэгчийн хэлхээ нь хэмжээг цаашид багасгахад тустай байдаг. хасагдсан. Бусад тохиолдолд хүчдэлийн үржүүлэгч нь нэг трансформаторын хоёрдогч трансформаторыг ашиглан нэмэлт гаралтын хүчдэл үйлдвэрлэх гоёмсог арга замыг бий болгож чадна.

Олон сурах бичигт хүчдэлийн үржүүлэгчийн сул талуудын талаар дэлгэрэнгүй бичсэн байдаг. Тэдгээр нь хүчдэлийн тогтворгүй байдал, хэт нарийн төвөгтэй гэж хэлдэг. Эдгээр дутагдлуудын тухай мэдэгдэл нь үндэслэлтэй боловч 60 Гц давтамжтай синусоид хүчдэлтэй үргэлж ажилладаг хоолойн хэлхээг ашиглах туршлага дээр суурилдаг. Хүчдэл үржүүлэгчийн шинж чанар нь синусоид хүчдэлээс илүү дөрвөлжин долгионоор ажиллах үед, ялангуяа өндөр давтамжтай ажиллах үед ихээхэн сайжирдаг. 1 кГц, 20 кГц-ийн шилжих давтамжтай үед хүчдэлийн үржүүлэгч нь түүний чадавхийг дахин үнэлэх ёстой. Дөрвөлжин долгионы хувьд оргил ба язгуур квадратын утга тэнцүү байна гэж үзвэл үржүүлэгчийн хэлхээний конденсаторууд синусоид хэлбэлзэлтэй харьцуулахад илүү их цэнэгийн хуримтлуулах хугацаатай байдаг. Үүний үр дүнд хүчдэлийн тогтвортой байдал нэмэгдэж, шүүлтүүр сайжирна. Синусоид хүчдэлийн хувьд маш сайн тогтвортой байдал боломжтой гэдгийг мэддэг боловч зөвхөн том конденсаторын ачаар. Зарим ашигтай хүчдэлийн үржүүлэгч хэлхээг Зураг дээр үзүүлэв. 16.4. Зураг дээрх ижил хэлхээний хоёр өөр зураг. (A) диаграммыг зурах арга нь заримдаа төөрөгдүүлж болохыг харуулж байна.

Тогтвортой байдал нь хүчдэлийн үржүүлэгчийн хувьд том асуудал байхаа больсон ч нэг буюу хэд хэдэн эргэх холбоо нь тогтмол гүйдлийн гаралтын хүчдэлийн эцсийн тогтворжилтыг хариуцдаг системд маш сайн тогтвортой байдал шаардлагагүй юм. Ялангуяа, зарим хүчдэлийн үржүүлэгч нь 50 хувийн инвертерийн ажлын мөчлөгт маш сайн ажилладаг. Зохицуулалтгүй тэжээлийн эх үүсвэр болгон тохирох хүчдэлийн үржүүлэгчийг санал болгож байгаа бөгөөд энэ нь ихэвчлэн эргэх хэлхээний тогтворжуулалтын хэлхээний өмнө байдаг. Энэ хэрэглээ нь ихэвчлэн DC/DC хувиргагчтай холбоотой байдаг. Жишээлбэл, 60 Гц сүлжээний хүчдэлийг засч залруулах, хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжтой. Энэ тогтмол хүчдэлийг дараа нь өндөр хүчин чадалтай DC-DC хувиргагчид ашигладаг бөгөөд үүнийг шилжүүлэгч зохицуулагч болгон зохион бүтээж болно. Энэ арга нь 60 Гц-т ажилладаг трансформаторгүйгээр өндөр гаралтын хүчдэл авах боломжийг олгодог гэдгийг анхаарна уу.

Хүчдэл үржүүлэгч нь сайн инвертер үүсгэхэд хялбар болгодог. Инвертер трансформатор нь ойролцоогоор нэгдмэл хувирлын харьцаатай хамгийн сайн ажилладаг. Энэ утгаас мэдэгдэхүйц хазайлт, ялангуяа хүчдэл нэмэгдэж байгаа нь трансформаторын ороомог дахь нэлээд их хэмжээний алдагдал индукц үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь инвертерийн тогтворгүй ажиллагааг үүсгэдэг. Тиймээс инвертер болон хувиргагчийг туршиж үзсэн хүмүүс энгийн хэлхээний үйл ажиллагаанд хамгийн их магадлалтай алдаа нь тооцоолсон давтамжаас ялгаатай хэлбэлзэл гэдгийг сайн мэддэг. Индукцийн алдагдал нь шилжүүлэгч транзисторыг амархан устгахад хүргэдэг. Ойролцоогоор нэгдмэл харьцаатай хувиргах харьцаатай трансформаторыг ашиглахын тулд хүчдэлийн үржүүлэгчийг ашиглан энэ асуудлаас зайлсхийх боломжтой.

Цагаан будаа. 16.4. Хүчдэл үржүүлэгчийн хэлхээ. Зураг дээрх хоёр диаграмм. (A) цахилгааны хувьд ижил байна. Төрөл бүрийн хэлхээний зөвшөөрөгдөх ба хориглосон газардуулгын сонголтуудад анхаарлаа хандуулаарай - зарим тохиолдолд генератор ба ачаалал нь ижил газардуулгын цэгийг хуваалцахгүй байж болно.

Бид синусоид хүчдэлтэй харьцахдаа хүчдэлийн үржүүлэгч нь оргил хүчдэлийн утга дээр ажилладаг гэдгийг санах хэрэгтэй. Тиймээс, 100 В-ийн үр дүнтэй утгатай оролтын хүчдэлтэй ажилладаг хүчдэлийн хоёрлуулагч гэж нэрлэгддэг төхөөрөмж нь 2 x 1.41 x 100 = 282 V-ийн гаралтын нээлттэй хэлхээний хүчдэлийг бий болгоно. Тиймээс хэрэв конденсаторын утга их, ачаалал харьцангуй байвал гэрэл, дараа нь үр дүн нь оролтын үр дүнтэй хүчдэлийн утгыг гурав дахин нэмэгдүүлэхтэй адил юм. Үүнтэй төстэй үндэслэл нь бусад үржүүлэгчийн хувьд хүчинтэй байна.

Хэрэв бид бүх конденсаторын багтаамж ба оролтын синусоид хүчдэлийг тэнцүү гэж үзвэл хүчдэлийн үржүүлэгч нь хамгийн багадаа 100-ийн утгатай байх ёстой, энд (0 = 2К /, ажлын давтамжийг герцээр илэрхийлнэ, багтаамж нь farads-д байгаа бөгөөд энэ нь холбох боломжтой бага эсэргүүцэлтэй ачаалалд тохирсон үр дүнтэй эсэргүүцэл юм тэгш өнцөгт хүчдэл, cocr утга нь 100-аас бага байж болно.

Хүчдэл үржүүлэгчийн хэлхээг сонгохдоо газардуулгад анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй. Зураг дээр. 16.4-т генераторын тэмдэг нь ихэвчлэн трансформаторын хоёрдогч ороомгийг илэрхийлдэг. Хэрэв ачааллын терминалуудын аль нэгийг газардуулах шаардлагатай бол хагас долгионы хэлхээнд трансформаторын нэг терминалыг газардуулах боломжтой боловч бүрэн долгионы хэлхээнд энэ боломжгүй гэдгийг анхаарна уу. Бүрэн долгионы хэлхээ нь нэг гаралт нь газардуулгад эерэг, нөгөө нь сөрөг, гаралт бүр нь бүрэн гаралтын хүчдэлийн хагастай байдаг хоёр туйлт гаралтын эх үүсвэрийг үйлдвэрлэхэд хэрэгтэй.

Зурагт үзүүлсэн хэлхээнүүд. 16.4(A) нь ижил бөгөөд хүчдэл хоёр дахин нэмэгддэг бүрэн долгионы Шулуутгагч юм. Зураг дээрх схем. В нь хүчдэл хоёр дахин нэмэгддэг хагас долгионы Шулуутгагч юм. Схем Зураг. C нь хагас долгионы триплерийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Бүрэн долгионы дөрвөлжин төхөөрөмжийг Зураг дээр үзүүлэв. D, мөн Зураг дээрх хагас долгионы дөрвөлжин. E. Үүнтэй төстэй хүчдэлийн үржүүлэгчийг өндөр хүчдэлийн зурагтай хоолойгоор хангадаг телевизийн flyback тэжээлийн хангамжид өргөнөөр ашигладаг. Эдгээрийг Гейгер тоолуур, лазер, электростатик тусгаарлагч зэрэгт ашигладаг.

Хэдийгээр бүтэн долгионы хүчдэлийн үржүүлэгчид хагас долгионы хүчдэлийн үржүүлэгчээс илүү тогтвортой байдал, долгион багатай байдаг ч өндөр давтамжийн квадрат долгион ашиглах үед ялгаа бараг бага байдаг. Том конденсаторыг ашиглах нь хүчдэлийн тогтвортой байдлыг сайжруулж, долгионыг багасгадаг. Ерөнхийдөө 20 кГц ба түүнээс дээш давтамжтай үед хагас долгионы үржүүлэгчийн нийтлэг газардуулгын цэг байгаа нь дизайнерыг сонгоход шийдвэрлэх нөлөө үзүүлдэг.

Олон тооны энгийн үе шатуудыг холбосноор маш өндөр тогтмол гүйдлийн хүчдэл авах боломжтой. Хэдийгээр энэ арга нь шинэ зүйл биш боловч хагас дамжуулагч диод ашиглан үүнийг хэрэгжүүлэх нь өмнөх хоолойн шулуутгагчтай харьцуулахад илүү хялбар болсон бөгөөд энэ нь дулаалгын асуудал, судалтай хэлхээний улмаас өртөг зардал ихтэй байсан. Олон шатлалт хүчдэлийн үржүүлэгчийн хоёр жишээг Зураг дээр үзүүлэв. 16.5. Тэд оролтын хувьсах хүчдэлийн далайцын утгыг найм дахин үржүүлдэг. Зураг дээрх диаграммд. 16.5А, ямар ч конденсатор дээрх хүчдэл 2К-ээс ихгүй байна. Зурагт үзүүлсэн хэлхээний онцлог шинж. 16.5V нь оролт, гаралтын нийтлэг цэг юм. Гэсэн хэдий ч конденсаторуудын хүчдэлийн үзүүлэлтийг хэлхээний гаралтад ойртоход аажмаар нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Хэдийгээр 60 Гц давтамжтай үед энэ нь хэмжээ, өртөг нэмэгдэхэд хүргэдэг ч өндөр давтамжтай үед эдгээр сул талууд нь бага мэдрэмжтэй байдаг. Хоёр хэлхээний диодууд нь оролтын оргил хүчдэлийг тэсвэрлэх ёстой, гэхдээ найдвартай байхын тулд E-ээс хэд дахин их хүчдэлтэй диодуудыг ихэвчлэн ижил багтаамжтай конденсаторуудыг ашигладаг. Конденсаторын багтаамж их байх тусам тогтвортой байдал сайжирч долгион багасна. Гэсэн хэдий ч том конденсаторууд нь хамгийн их гүйдлийн утгын хувьд диодуудад өндөр шаардлага тавьдаг.

Зурагт үзүүлсэн диаграмм. 16.6 нь электроникийн хэрэглээнд маш хэрэгтэй болох нь батлагдсан. Энэ нь нэг туйлт импульсийн галт тэрэгнээс ажилладаг гэдгийг анхаарна уу. Энэ бол уран зохиолд ихэвчлэн олддог Cockroft-Walton хүчдэлийн үржүүлэгч хэлхээ юм. Бүх конденсаторууд ижил багтаамжтай, ижил нэрлэсэн хүчдэлтэй E байж болох ч дараахь аргыг ашиглах нь дээр.

Эхлээд бид гаралтын конденсаторын багтаамжийг тооцоолно

Энд /q нь ампераар илэрхийлэгдэх гаралтын гүйдэл, / нь микросекунд дахь нэг туйлт импульсийн үргэлжлэх хугацаа юм. Жишээ болгон = 40 мА гэж үзье. Хэрэв та давтамжийг 20 кГц гэж үзвэл t нь 20 кГц-ийн тэн хагас нь юм.

Хамгийн их долгионы утгыг хүчдэл V гэж авна. 100 мВ-ын утгыг боломжийн гэж үзэж болно

Цагаан будаа. 16.5. Олон шатлалт хүчдэлийн үржүүлэгчийн хоёр сонголт. (A) Энэ хэлхээнд ямар ч конденсатор 2E-ээс их хүчдэлгүй байна. (B) Энэ хэлхээний онцлог нь оролт гаралтын нийтлэг газардуулгын цэг юм.

Хэлхээний оролт руу ойртох тусам конденсаторуудын багтаамж нь сүүлчийн конденсатор C^-ийн багтаамжтай харьцуулахад аажмаар хэд дахин нэмэгддэг. Эдгээр тооцоолол нь энгийн боловч анхаарал хандуулахгүй бол алдаатай байж болно. Зураг дээрх хэлхээний конденсаторуудын хажууд байгаа тоонуудыг тэмдэглэ. 16.6. Эдгээр нь багтаамжийн бодит утгыг олж авахын тулд C ^ багтаамжийг үржүүлэх шаардлагатай коэффициентууд юм. Тиймээс 2-р тоогоор томилогдсон конденсаторын багтаамж нь 2C ^ эсвэл бидний жишээнд 10 μF x 2 = 20 μF байна. Конденсатор нь 5С^ эсвэл 50 мкФ багтаамжтай. Эхний конденсатор нь IIC^ эсвэл PO μF багтаамжтай.

Эдгээр тоо хаанаас гардаг вэ? Эдгээр нь хэлхээний дагуух гүйдлийн харьцангуй утгыг илэрхийлдэг. Зурагт үзүүлсэн конденсаторын хажууд тоо байхгүй бол. 16.6, Та тэдгээрийг (2/1-1) илэрхийллийг ашиглан тодорхойлж болно. Энд n нь оролтын хүчдэлийн үржүүлэх коэффициентийг илэрхийлнэ. Мэдээжийн хэрэг, зургаан дахин үржүүлэгчийн хувьд l = 6. Та оролтын конденсатораас эхэлж, 2n-\ = 11 гэдгийг олоорой. Дараа нь конденсаторуудын доод эгнээний дагуу үргэлжлүүлж, 2/1-3, 2/2-5, 2/1 дарааллаар -7, 2/2-9, эцэст нь – (2/2-11). Дараа нь энэ процедурын дагуу бид дээд эгнээний зүүн талд байгаа эхний конденсаторыг эхлүүлнэ. Энэ удаад C ^ үржүүлэгч нь: 2/2-2, 2/2-4, 2/2-6, 2/2-8, эцэст нь баруун төгсгөлийн конденсатор 2/2-10.

Цагаан будаа. 16.6. Нэг туйлт импульсийн эх үүсвэрээс ажилладаг хүчдэлийн үржүүлэгч зургаа. Конденсаторуудын хажууд байгаа тоонуудын утгыг текстэд тайлбарласан болно.

Оролтын ойролцоох конденсаторууд нь гаралтын ойролцоо байгаа конденсаторуудаас илүү их багтаамжтай байдаг нь цэнэгийн дамжуулалттай холбоотой бөгөөд энэ нь мэдээжийн хэрэг оролтод нэлээд том байх ёстой. Нэг мөчлөгийн үед 2/2-1 цэнэгийн шилжүүлэг явагдана. Эдгээр шилжүүлэг бүрт эрчим хүчний байгалийн алдагдал үүсдэг. Хэрэв конденсаторууд дээр дурдсанчлан хийгдсэн бол эдгээр эрчим хүчний алдагдал хамгийн бага байна.

Аливаа хүчдэлийн үржүүлэгчийн эхний туршилт нь хувьсах автотрансформатор эсвэл оролтын хүчдэлийг аажмаар нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог бусад төхөөрөмжтэй байх ёстой. Үгүй бол одоогийн өсөлт нь диодуудыг устгаж болзошгүй. Энэ дүрмийн хатуу байдал нь конденсаторын багтаамж, чадлын түвшин, давтамж, конденсаторын ESR, мэдээжийн хэрэг диодын гүйдлийн оргил зэрэг хүчин зүйлээс хамаарна. Үржүүлэгчийн оролт дээр реле ашиглан асаалттай термистор эсвэл резисторыг байрлуулах шаардлагатай байж болно. Нөгөөтэйгүүр, ихэнх тохиолдолд та ямар ч хамгаалалтгүйгээр хийж болно, учир нь өндөр оргил гүйдлийг зохицуулдаг диодууд бэлэн байдаг. Заримдаа хамгаалалт нь "үл үзэгдэх" байдаг, жишээлбэл, оролтын трансформатор нь их хэмжээний гүйдлийн өсөлтийг хангаж чадахгүй.

Өндөр хүчдэлтэй ажиллах үед диод дээрх шууд хүчдэлийн уналтын хэмжээ тийм ч чухал биш юм. Бага хүчдэлийн үед диодууд дээр хуримтлагдсан хүчдэлийн уналт нь шаардлагатай гаралтын хүчдэлд хүрэхээс сэргийлж, үр ашгийг ихээхэн бууруулдаг. хүчдэлийн үржүүлэгч. Диодуудын урвуу сэргээх хугацаа нь оролтын хүчдэлийн давтамжтай нийцэж байгаа эсэхийг шалгаарай. Үгүй бол тооцоолсон хүчдэлийн үржүүлгийн коэффициент "нууцлагдмал" алга болно.

Хэлхээний дизайны асуудлыг шийдвэрлэхдээ гаралтын хүчдэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд трансформаторыг ашиглахаас зайлсхийх шаардлагатай үе байдаг. Үүний шалтгаан нь ихэвчлэн жин, хэмжээ зэргээс шалтгаалан төхөөрөмжүүдэд өсгөгч хувиргагчийг оруулах боломжгүй байдаг. Ийм нөхцөлд шийдэл нь үржүүлэгчийн хэлхээг ашиглах явдал юм.

Хүчдэл үржүүлэгч - тодорхойлолт

Цахилгаан үржүүлэгч гэж нэрлэгддэг төхөөрөмж нь хувьсах гүйдэл эсвэл импульсийн хүчдэлийг шууд хүчдэл болгон хувиргах боломжийг олгодог хэлхээ юм, гэхдээ илүү өндөр утгатай. Төхөөрөмжийн гаралтын үед параметрийн утгын өсөлт нь хэлхээний үе шатуудын тоотой шууд пропорциональ байна. Хамгийн энгийн хүчдэлийн үржүүлэгчийг эрдэмтэд Кокрофт, Уолтон нар зохион бүтээжээ.

Электроникийн үйлдвэрлэлийн орчин үеийн конденсаторууд нь жижиг хэмжээтэй, харьцангуй том хүчин чадлаараа онцлог юм. Энэ нь олон хэлхээг сэргээж, бүтээгдэхүүнийг өөр өөр төхөөрөмжид хэрэгжүүлэх боломжтой болсон. Хүчдэлийн үржүүлэгчийг өөрийн дарааллаар холбосон диод ба конденсаторыг ашиглан угсардаг.

Цахилгаан эрчим хүчийг нэмэгдүүлэх функцээс гадна үржүүлэгч нь түүнийг ээлжлэн ээлжлэн шууд болгон хувиргадаг. Төхөөрөмжийн ерөнхий хэлхээг хялбаршуулж, илүү найдвартай, авсаархан болсон тул энэ нь тохиромжтой. Төхөөрөмжийг ашигласнаар та хэдэн мянган вольт хүртэл нэмэгдэж болно.

Төхөөрөмжийг хаана ашигладаг вэ?

Үржүүлэгчид нь янз бүрийн төрлийн төхөөрөмжид хэрэглээгээ олсон бөгөөд үүнд: лазер шахах систем, өндөр хүчдэлийн нэгжид рентген долгионы цацрагийн төхөөрөмж, шингэн болор бүтцийн дэлгэцийг гэрэлтүүлэх зориулалттай ионы насос, хөдөлгөөнт долгионы чийдэн, агаарын ионжуулагч, цахилгаан статик системүүд орно. , бөөмийн хурдасгуур, хувилагч, зурагт болон осциллограф, түүнчлэн бага гүйдлийн өндөр шууд цахилгаан шаардлагатай газруудад.

Хүчдэл үржүүлэгчийн ажиллах зарчим

Хэлхээ хэрхэн ажилладагийг ойлгохын тулд бүх нийтийн төхөөрөмж гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжийн ажиллагааг харах нь дээр. Энд үе шатуудын тоог нарийн заагаагүй бөгөөд гаралтын цахилгааныг дараах томъёогоор тодорхойлно: n*Uin = Uout, энд:

• n - одоо байгаа хэлхээний үе шатуудын тоо;
• Uin нь төхөөрөмжийн оролтод нийлүүлсэн хүчдэл юм.

Цагийн эхний мөчид эхний эерэг хагас долгион хэлхээнд ирэхэд оролтын шатны диод үүнийг конденсатор руу дамжуулдаг. Сүүлийнх нь ирж буй цахилгааны далайцаар цэнэглэгддэг. Хоёр дахь сөрөг хагас долгионы үед эхний диод хаагдаж, хоёр дахь шатны хагас дамжуулагч нь түүнийг конденсатор руу илгээдэг бөгөөд энэ нь мөн цэнэглэгддэг. Дээрээс нь хоёр дахь нь цувралаар холбогдсон эхний конденсаторын хүчдэлийг сүүлчийнхтэй нь нэгтгэж, каскадын гаралт нь хоёр дахин их цахилгаан үйлдвэрлэдэг.

Дараагийн үе шат бүрт ижил зүйл тохиолддог - энэ нь хүчдэлийн үржүүлэгчийн зарчим юм. Хэрэв та ахиц дэвшлийг эцэс хүртэл харах юм бол гаралтын цахилгаан нь оролтын цахилгаанаас тодорхой тооны дахин давж гардаг. Гэхдээ трансформаторын нэгэн адил боломжит зөрүү нэмэгдэх тусам гүйдлийн хүч буурах болно - энерги хадгалах хууль бас ажилладаг.

Үржүүлэгчийн барилгын диаграм

Бүхэл бүтэн хэлхээг хэд хэдэн холбоосоос угсардаг. Конденсатор дээрх нэг хүчдэлийн үржүүлэгч холбоос нь хагас долгионы Шулуутгагч юм. Төхөөрөмжийг авахын тулд та хоёр цуврал холбогдсон холбоостой байх ёстой бөгөөд тус бүр нь диод ба конденсатортай. Энэ хэлхээ нь цахилгаан давхарлагч юм.

Сонгодог хувилбарт хүчдэлийн үржүүлэгч төхөөрөмжийн график дүрслэл нь диодуудын диагональ байрлалтай харагдана. Хагас дамжуулагчийг асаах чиглэл нь үржүүлэгчийн гаралтын нийтлэг цэгтэй харьцуулахад сөрөг эсвэл эерэг аль потенциал байгааг тодорхойлдог.

Төхөөрөмжийн гаралт дээр сөрөг ба эерэг потенциалтай хэлхээг нэгтгэх үед хоёр туйлт хэлхээг олж авдаг бөгөөд хэрэв та туйл ба нийтлэг цэгийн хоорондох цахилгааны түвшинг хэмжиж, энэ нь оролтын хүчдэлээс хэтэрдэг. 4 дахин, дараа нь туйлуудын хоорондох далайц 8 дахин нэмэгдэх болно.

Үржүүлэгчийн хувьд нийтлэг цэг (нийтлэг утсанд холбогдсон) нь тэжээлийн эх үүсвэрийн гаралтыг цувралаар холбогдсон бусад конденсаторуудтай бүлэгт нэгтгэсэн конденсаторын гаралттай холбосон цэг байх болно. Тэдгээрийн төгсгөлд гаралтын цахилгааныг тэгш элементүүдээр авдаг - тэгш коэффициенттэй, сондгой конденсатор дээр, сондгой коэффициенттэй.

Үржүүлэгч дэх конденсаторыг шахах

Өөрөөр хэлбэл, тогтмол хүчдэлийн үржүүлэгч төхөөрөмжид зарласантай тохирох гаралтын параметрийг тогтоох тодорхой түр зуурын процесс явагддаг. Үүнийг харах хамгийн хялбар арга бол цахилгааныг хоёр дахин нэмэгдүүлэх явдал юм. C1 конденсаторыг хагас дамжуулагч D1-ээр бүрэн цэнэглэх үед дараагийн хагас долгионд цахилгаан эх үүсвэртэй хамт хоёр дахь конденсаторыг нэгэн зэрэг цэнэглэнэ. C1 нь цэнэгээ C2 хүртэл бүрэн өгөх цаг байхгүй тул эхэндээ гаралт дээр давхар потенциалын зөрүү байхгүй.

Гурав дахь хагас долгионы үед эхний конденсатор цэнэглэгдэж, дараа нь C2-д потенциал хэрэглэнэ. Гэхдээ хоёр дахь конденсатор дээрх хүчдэл аль хэдийн эхнийхээс эсрэг чиглэлд байна. Тиймээс гаралтын конденсатор бүрэн цэнэглэгдээгүй байна. Шинэ мөчлөг бүрт C1 элементийн цахилгаан нь оролтын хүчдэлд, C2 дахь хүчдэл нь түүний утгыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх хандлагатай болно.

Үржүүлэгчийг хэрхэн тооцоолох вэ

Үржүүлэх төхөөрөмжийг тооцоолохдоо эхний өгөгдлөөс эхлэх шаардлагатай бөгөөд үүнд: ачаалалд шаардагдах гүйдэл (In), гаралтын хүчдэл (Uout), долгионы хүчин зүйл (Kp). μF-ээр илэрхийлсэн конденсаторын элементүүдийн багтаамжийн хамгийн бага утгыг дараах томъёогоор тодорхойлно: C(n)=2.85*n*In/(Kp*Uout), энд:

• n - оролтын цахилгаан эрчим хүч хэдэн удаа нэмэгдэх тоо;
• In - ачаалалд урсах гүйдэл (мА);
• Kp - импульсийн коэффициент (%);
• Uout нь төхөөрөмжийн гаралт (V) дээр хүлээн авсан хүчдэл юм.

Тооцооллын дагуу олж авсан багтаамжийг хоёроос гурав дахин нэмэгдүүлснээр C1 хэлхээний оролт дээрх конденсаторын багтаамжийн утгыг олж авна. Энэ элементийн үнэлгээ нь тодорхой тооны үе өнгөрөх хүртэл хүлээхээс илүү гаралтын үед бүрэн хүчдэлийн утгыг шууд хүлээн авах боломжийг олгодог. Ачааллын ажиллагаа нь нэрлэсэн гаралт хүртэлх цахилгааны өсөлтийн хурдаас хамаарахгүй тохиолдолд конденсаторын багтаамжийг тооцоолсон утгатай ижил авч болно.

Диод дээрх хүчдэлийн үржүүлэгчийн долгионы хүчин зүйл 0.1% -иас хэтрэхгүй бол ачаалалд хамгийн тохиромжтой. 3% хүртэл импульс байгаа нь бас сэтгэл хангалуун байна. Хэлхээний бүх диодууд нь ачааллын утгаас хоёр дахин их гүйдлийн хүчийг амархан тэсвэрлэх чадвартай байхаар сонгосон. Төхөөрөмжийг маш нарийвчлалтай тооцоолох томъёо нь дараах байдалтай байна: n*Uin - (In*(n3 + 9*n2/4 + n/2)/(12 *f* C))=Uout, энд:

• f - төхөөрөмжийн оролтын хүчдэлийн давтамж (Гц);
• C - конденсаторын багтаамж (F).

Давуу болон сул талууд

Хүчдэл үржүүлэгчийн давуу талуудын талаар ярихад дараахь зүйлийг тэмдэглэж болно.

• Гаралтын үед их хэмжээний цахилгаан эрчим хүчийг олж авах чадвар - гинжин хэлхээнд илүү олон холбоос байх тусам үржүүлэх хүчин зүйл их байх болно.

• Загварын энгийн байдал - бүх зүйлийг стандарт холбоосууд, найдвартай радио элементүүдийг ашиглан угсардаг бөгөөд энэ нь ховор тохиолддог.
• Жин ба хэмжээс - эрчим хүчний трансформатор гэх мэт том элемент байхгүй нь хэлхээний хэмжээ, жинг бууруулдаг.

Аливаа үржүүлэгчийн хэлхээний хамгийн том дутагдал нь ачааллыг тэжээхийн тулд их хэмжээний гаралтын гүйдлийг гаргаж чаддаггүй явдал юм.

Дүгнэлт

Тодорхой төхөөрөмжид хүчдэлийн үржүүлэгчийг сонгох. Тэгш хэмтэй хэлхээнүүд нь тэгш хэмт бусаас илүү долгионы коэффициентийн хувьд илүү сайн үзүүлэлттэй байдаг гэдгийг мэдэх нь чухал юм. Тиймээс мэдрэмтгий төхөөрөмжүүдийн хувьд илүү тогтвортой үржүүлэгчийг ашиглах нь зүйтэй. Тэгш хэмт бус нь үйлдвэрлэхэд хялбар бөгөөд цөөн тооны элемент агуулдаг.

Хэрэв та конденсаторуудыг зэрэгцээ эсвэл нэг нэгээр нь цэнэглээд дараа нь цуваа холбож, үүссэн зайг илүү өндөр хүчдэлийн эх үүсвэр болгон ашиглавал яах вэ? Гэхдээ энэ бол үржүүлэх гэж нэрлэгддэг хүчдэлийг нэмэгдүүлэх алдартай арга юм.

Хүчдэл үржүүлэгчийг ашигласнаар та энэ зорилгоор өсгөгч трансформаторыг ашиглахгүйгээр бага хүчдэлийн эх үүсвэрээс өндөр хүчдэл авах боломжтой. Зарим хэрэглээнд трансформатор огт ажиллахгүй, заримдаа хүчдэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд үржүүлэгчийг ашиглах нь илүү тохиромжтой байдаг.

Жишээлбэл, ЗХУ-д үйлдвэрлэсэн телевизоруудад 9 кВ-ын хүчдэлийг шугамын трансформатороос авч, дараа нь UN9 / 27-1.3 үржүүлэгчийг ашиглан 27 кВ хүртэл өсгөж болно (тэмдэглэгээ нь оролтод 9 кВ-ыг нийлүүлж байгааг харуулж байна. Гаралтын үед 1 ,3 мА гүйдэлтэй 27 кВ-ыг авна).

Зөвхөн трансформатор ашиглан CRT ТВ-ийн хувьд ийм хүчдэл авах шаардлагатай байсан гэж төсөөлөөд үз дээ? Түүний хоёрдогч ороомог руу хэдэн эргэлт ороох шаардлагатай вэ, утас хэр зузаан байх вэ? Энэ нь материалын үрэлгэн байдалд хүргэнэ. Үүний үр дүнд өндөр хүчдэл авахын тулд шаардлагатай хүч нь их биш бол үржүүлэгч нь нэлээд тохиромжтой байдаг.

Хүчдэл үржүүлэгчийн хэлхээ нь бага хүчдэлтэй эсвэл өндөр хүчдэлтэй эсэхээс үл хамааран диод ба конденсатор гэсэн хоёр төрлийн бүрэлдэхүүн хэсгийг агуулдаг.

Диодын үүрэг нь цэнэгийн гүйдлийг харгалзах конденсатор руу чиглүүлж, дараа нь харгалзах конденсаторуудаас ялгарах гүйдлийг зөв чиглэлд чиглүүлэх бөгөөд ингэснээр зорилгодоо хүрэх (хүчдэл ихсэх) болно.

Мэдээжийн хэрэг, үржүүлэгч нь ээлжит эсвэл импульсийн хүчдэлээр тэжээгддэг бөгөөд ихэвчлэн энэ эх үүсвэрийн хүчдэлийг трансформатораас авдаг. Үржүүлэгчийн гаралтын үед диодуудын ачаар хүчдэл тогтмол байх болно.

Дублерийн жишээг ашиглан үржүүлэгчийн ажиллах зарчмыг авч үзье. Эхний үеийн гүйдэл эх үүсвэрээс доош шилжих үед хамгийн ойрын дээд конденсатор C1 хамгийн ойрын доод диод D1-ээр эхлээд хамгийн эрчимтэй цэнэглэгддэг бол хэлхээний хоёр дахь конденсатор нь цэнэгийг хүлээн авдаггүй, учир нь энэ нь цахилгаан гүйдлээр хаагдсан байдаг. диод.

Цаашилбал, энд хувьсах гүйдлийн эх үүсвэр байгаа тул гүйдэл нь эх үүсвэрээс дээшээ хөдөлдөг, гэхдээ энд C1 байгаа бөгөөд энэ нь одоо эх үүсвэртэй цувралаар холбогдсон бөгөөд D2 диодоор дамжуулж C2 конденсатор нь цэнэгийг хүлээн авдаг. илүү өндөр хүчдэлтэй тул түүн дээрх хүчдэлийг эх үүсвэрийн далайцаас өндөр авдаг (диод, утас, диэлектрик гэх мэт алдагдлыг хасах).

Дараа нь гүйдэл дахин эх үүсвэрээс доошоо хөдөлдөг - конденсатор C1 цэнэглэгддэг. Хэрэв ачаалал байхгүй бол хэд хэдэн хугацааны дараа конденсатор C2 дээрх хүчдэл ойролцоогоор 2 далайцын эх үүсвэрийн хүчдэлийн түвшинд хадгалагдана. Үүнтэй адилаар илүү олон хэсгүүдийг нэмснээр та илүү өндөр хүчдэл авах боломжтой.

Гэсэн хэдий ч үржүүлэгчийн үе шатуудын тоо нэмэгдэхийн хэрээр гаралтын хүчдэл нь эхлээд томорч, томрох боловч дараа нь хурдан буурдаг. Практикт үржүүлэгчид 3-аас дээш үе шатыг бараг ашигладаггүй. Эцсийн эцэст, хэрэв та хэт олон үе шат суурилуулсан бол алдагдал нэмэгдэж, алслагдсан хэсгүүдийн хүчдэл нь хүссэн хэмжээнээс бага байх болно, ийм бүтээгдэхүүний жин, хэмжээний үзүүлэлтийг дурдахгүй.

Дашрамд хэлэхэд богино долгионы зууханд хүчдэлийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх (давтамж 50 Гц) нь уламжлалт байдлаар ашиглагддаг боловч НҮБ-ын төрлийн үржүүлэгчид гурав дахин нэмэгдүүлэх нь хэдэн арван килогерцээр хэмжигддэг өндөр давтамжийн хүчдэлд ашиглагддаг.

Өнөөдөр бага гүйдэлтэй өндөр хүчдэл шаардлагатай техникийн олон салбарт: лазер, рентген технологи, дэлгэцийн арын гэрэлтүүлгийн систем, магнетрон цахилгаан хэлхээ, агаарын ионжуулагч, бөөмийн хурдасгуур, хуулбарлах технологид үржүүлэгч нь сайн үндэс суурьтай болсон.