مضاعفات الجهد

تعد مضاعفات الجهد هي الدوائر التي نحصل فيها على جهد تيار مستمر عالي جدًا من مصدر جهد تيار متردد منخفض ، حيث تولد دائرة مضاعف الجهد جهدًا في مضاعفات جهد دخل الذروة للتيار المتردد ، كما لو كانت ذروة جهد التيار المتردد 5 فولت ، فسنحصل على 15 فولت تيار مستمر عند الخرج ، في حالة دائرة الجهد الثلاثي. يقرأ المتر المتعدد فقط قيمة RMS (جذر متوسط ​​الجهد) لجهد التيار المتردد ، نحتاج إلى مضاعفة قيمة RMS إلى 1.414 (جذر 2) ، للحصول على قيمة الذروة.

بشكل عام ، توجد المحولات لزيادة الجهد ، ولكن في بعض الأحيان تكون المحولات غير مجدية بسبب حجمها وتكلفتها. يمكن بناء دوائر مضاعف الجهد باستخدام عدد قليل من الثنائيات والمكثفات ، ومن ثم فهي منخفضة التكلفة وفعالة للغاية مقارنة بالمحولات. تشبه دوائر مضاعف الجهد إلى حد بعيد دوائر المعدل التي تستخدم لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ، ولكن دوائر مضاعف الجهد لا تقوم فقط بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ، بل يمكنها أيضًا توليد جهد تيار مستمر عالي جدًا.

هذه الدوائر مفيدة للغاية حيث يلزم توليد جهد تيار مستمر عالي بجهد تيار متردد منخفض وتيار منخفض مطلوب ، كما هو الحال في أفران الميكروويف ، وشاشات CRT (أنابيب أشعة الكاثود) في التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر. تتطلب شاشة CRT جهدًا عاليًا للتيار المستمر مع تيار منخفض.

مضاعف الجهد الكامل الموجة

كما يشير الاسم ، يتم مضاعفة جهد الدخل من خلال هذه الدائرة. العملية عبارة عن مضاعف جهد الموجة الكامل بسيط للغاية:

خلال الدورة النصف الموجبة للموجة الجيبية للتيار المتناوب ، يتحيز الصمام الثنائي D1 للأمام وينحرف D2 ، لذلك يشحن المكثف C1 عبر D1 ، إلى قيمة الذروة للموجة الجيبية (Vpeak). وأثناء الدورة النصفية السلبية للموجة الجيبية ، يكون D2 متحيزًا للأمام و D1 منحازًا للاحترام ، لذلك فإن المكثف C2 يحصل على الشحنة عبر D2 ، إلى Vpeak.

الآن يتم شحن كل من المكثفات إلى Vpeak لذلك نحصل على 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak) ، عبر C1 و C2 ، مع عدم وجود حمل متصل. سميت على اسم مقوم الموجة الكاملة.

دائرة مضاعفة الجهد نصف الموجة

في السابق ، قمنا أيضًا بإنشاء دائرة مضاعفة الجهد ، مع مؤقت 555 في وضع Astable ومصدر تيار مستمر. هذه المرة نحن نستخدم محول 220 فولت تيار متردد و 9-0-9 للتنازل عن 220 فولت تيار متردد ، حتى نتمكن من إظهار مضاعف الجهد على لوح التجارب.

خلال أول نصف دورة موجبة للموجة الجيبية (AC) ، يتقدم الصمام الثنائي D1 متحيزًا للأمام ويتم شحن المكثف C1 من خلال D1. يتم شحن المكثف C1 حتى ذروة جهد التيار المتردد أي Vpeak.

خلال دورة النصف السلبية للموجة الجيبية ، يجري الصمام الثنائي D2 و D1 متحيزًا عكسيًا. يمنع D1 تفريغ المكثف C1. الآن يشحن المكثف C2 بالجهد المشترك للمكثف C1 (Vpeak) والذروة السالبة لجهد التيار المتردد التي هي أيضًا Vpeak. لذا فإن المكثف C2 يشحن حتى 2Vpeak volt. ومن ثم فإن الجهد عبر المكثف C2 هو ضعف Vpeak للتيار المتردد.

في الدورة الإيجابية التالية ، يُفرغ المكثف C2 في الحمولة ، إذا كان الحمل متصلاً ، ويُعاد شحنه في الدورة التالية. لذلك يمكننا أن نرى أنه يتم شحنه في دورة واحدة ويتم تفريغه في الدورة التالية ، وبالتالي فإن تردد التموج يساوي تردد إشارة الدخل أي 50 هرتز (التيار المتردد).

دائرة الجهد الثلاثي

لبناء دائرة ثلاثية الجهد ، نحتاج فقط إلى إضافة 1 ديود ومكثف إضافي إلى دائرة مضاعف الجهد نصف الموجة أعلاه وفقًا لمخطط الدائرة أدناه.

كما رأينا في دائرة مضاعف الجهد ، في أول نصف دورة موجبة مكثف C1 يتم شحنه إلى Vpeak والمكثف C2 مشحون إلى 2Vpeak في نصف دورة سلبية.

الآن خلال دورة النصف الموجب الثانية ، يجري الثنائي D1 و D3 و D2 منحازين عكسيين. بهذه الطريقة يقوم المكثف C2 بشحن المكثف C3 إلى نفس الجهد مثل نفسه ، وهو 2 Vpeak.

الآن يكون المكثف C1 و C3 متسلسلين والجهد عبر C1 هو Vpeak والجهد عبر C3 هو 2 Vpeak ، وبالتالي فإن الجهد عبر توصيل سلسلة C1 و C3 هو Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak ، ونحصل على ثلاثة أضعاف جهد الدخل Vpeak فولت.

دائرة الجهد الرباعي

نظرًا لأننا قمنا ببناء دائرة ثلاثية الجهد عن طريق إضافة صمام ثنائي واحد ومكثف في دائرة مضاعفة الجهد نصف الموجي ، نحتاج مرة أخرى فقط إلى إضافة صمام ثنائي ومكثف إضافي إلى دائرة Voltage Tripler ، لبناء دائرة الجهد الرباعي (4 أضعاف جهد الدخل).

لقد رأينا في دائرة الجهد الثلاثي ، أن المكثف C1 مشحون إلى Vpeak في أول نصف دورة موجبة ، وشحن C2 إلى 2Vpeak في نصف دورة سالبة ، وشحن C3 أيضًا إلى 2Vpeak في نصف دورة موجبة ثانية.

الآن خلال نصف الدورة السلبية الثانية ، يتم توصيل الصمام الثنائي D2 و D4 ، ويتم شحن المكثف C4 إلى 2Vpeak ، بواسطة المكثف C3 والذي يكون أيضًا عند 2 Vpeak. ونحصل على أربعة أضعاف Vpeak (4Vpeak) ، عبر المكثف C2 و C4 ، حيث أن كلا المكثفين عند 2 Vpeak.

في دارات مضاعف الجهد ، من الناحية العملية ، لا يكون الجهد هو بالضبط مضاعف جهد الذروة ، فالجهد الناتج أقل من المضاعفات بسبب انخفاض بعض الجهد عبر الثنائيات ، وبالتالي فإن الجهد الناتج سيكون:

Vout = المضاعف * Vpeak - تنخفض الفولتية عبر الثنائيات

عيب هذا النوع من الدوائر المضاعفة هو تردد تموج عالي ومن الصعب جدًا تسهيل الإخراج ، على الرغم من أن استخدام القيمة الكبيرة للمكثفات يمكن أن يساعد في تقليل التموج. وميزة الدائرة أنه يمكننا توليد جهد عالي جدًا من مصدر طاقة منخفض الجهد.

يمكننا توليد جهد أعلى بكثير ويمكننا الحصول على 5 مرات ، 6 مرات ، 7 مرات وأكثر من فولطية ذروة جهد التيار المتردد ، عن طريق إضافة المزيد من الثنائيات والمكثفات. يمكننا أيضًا توليد جهد سلبي مرتفع بمجرد عكس قطبية الثنائيات والمكثفات في هذه الدائرة. نظريًا ، يمكننا مضاعفة الجهد بلا حدود ولكن عمليًا غير ممكن بسبب سعة المكثفات والتيار المنخفض والتموج العالي والعديد من العوامل الأخرى.

فيديو:

ملاحظات:

• لن يتضاعف الجهد على الفور ولكنه سيزداد ببطء وبعد مرور بعض الوقت ، سيتم ضبطه على ثلاث مرات من جهد الدخل.
• يجب أن يكون معدل الجهد للمكثفات ضعف جهد الدخل على الأقل.
• جهد الخرج ليس بالضبط مضاعف جهد الدخل الذروة ، سيكون أقل من جهد الدخل.