|
До сих пор рассматривались процессы выпрямления и сглаживания напряжений с целью получить источник выпрямленного напряжения,
способный обеспечивать питание потребителей значительными по величине токами с минимальными уровнями шумов.
С другой стороны, иногда необходимо в определенной точке схемы иметь высоковольтное постоянное напряжение, при этом величина
тока потребления может потребоваться очень малой, или уровень шумов не будет иметь особого значения. Типичными примерами
могут служить оконечные каскады формирования сверхвысокого напряжения, используемые в кинескопах телевизоров (напряжения
порядка 10 — 25 кВ), аналоговых осциллографов (порядка 10 кВ), либо напряжения смещения поляризации, используемые в электростатических
громкоговорителях (порядка 5 кВ).
Впервые умножители напряжения понадобились физикам для создания ускоряющего напряжения 800 кВ, для проверки гипотезы,
что столкновение ускоренных ионов водорода с мишенью способно на практике генерировать мягкое рентгеновское излучение. Многозвенная
схема выпрямления Коккрофта-Уолтона (Cockcrofl-Walton), или схема умножителя напряжения
(рис. 6.24), могла быть продолжена до бесконечности, при этом каждая ступень
теоретически добавляла к выходному напряжению величину, равную √2Vm(RMS) однако
стабилизация выходного напряжения оставляла желать лучшего. Каждый диод должен был иметь рабочее напряжение, превышающее
значение √2Vm(RMS). К сожалению, все конденсаторы, за исключением самого нижнего, должны иметь рабочие
напряжения, превышающие значение 2√2Vm(RMS). Дополнительно к этому существует еще одна проблема:
так как последующие конденсаторы заряжаются переключением выпрямителя, что приводит к частичному разряду самого нижнего
конденсатора, то величина емкости этого конденсатора должна быть увеличена, чтобы компенсировать падение напряжения.
Рис. 6.24 Схема умножителя напряжения
Несмотря на то, что умножители напряжения были разработаны для получения сверхвысоких напряжений, они могут с успехом
использоваться, например, для создания отрицательного смещения на сетках, а, например, в схеме стереофонического усилителя
мощности Roger Cadet с номинальной мощностью 6 Вт используется схема удвоителя напряжения для получения основного высоковольтного
напряжения. Существует два основных варианта схемы выпрямления с удвоением напряжения, показанных на рис. 6.25.
Рис. 6.25 Разновидности выпрямителей с удвоением напряжения
Стандартная схема удвоителя напряжения представляет усеченный вариант схемы лестничного типа Коккрофта-Уолтона (рис.
6.24). Она может подключаться параллельно к самой обычной схеме выпрямителя с трансформатором, имеющим отвод от средней точки,
и позволяет получить дополнительное (более высокое по значению) высоковольтное напряжение, например, для поляризации специализированного
высокочастотного электростатического громкоговорителя.
Преимущество так называемого «плавающего» удвоителя напряжения заключается в том, что в схеме используются два совершенно
идентичных конденсатора, номинальное напряжение которых рассчитано на половину выходного напряжения, однако, рабочие напряжения
диодов должны иметь значения, превышающие 2√2Vm(RMS).Так как каждый из конденсаторов заряжается попеременно
только в течение одного полупериода, напряжение пульсаций вдвое превышает значение соответствующего выпрямленного напряжения.
Так как напряжения пульсаций двух конденсаторов оказываются включенными последовательно, происходит суммирование и удвоение
напряжений пульсаций. Таким образом, для данного значения напряжения пульсаций, в плавающей схеме удвоения напряжения необходимо,
чтобы каждый из конденсаторов имел вчетверо большее значение емкости по сравнению со стандартной схемой двухполупериодного
выпрямления.
|
