Το Voltage Tripler είναι το κύκλωμα όπου παίρνουμε τις τρεις φορές της μέγιστης τάσης εισόδου, όπως εάν η μέγιστη τάση της τάσης AC είναι 5 volt, θα έχουμε 15 volt DC στην έξοδο. Γενικά, οι μετασχηματιστές είναι εκεί για να ανεβούν ή να μειώσουν την τάση, αλλά μερικές φορές οι μετασχηματιστές δεν είναι εφικτοί λόγω του μεγέθους και του κόστους τους. Αυτό το είδος τριπλής τάσης (πολλαπλασιαστής τάσης) μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας λίγες διόδους και πυκνωτές. Αυτά τα κυκλώματα είναι πολύ χρήσιμα όταν η τάση υψηλής DC πρέπει να δημιουργηθεί με χαμηλή τάση AC και απαιτείται χαμηλό ρεύμα, όπως σε οθόνες CRT (Cathode ray tubes) σε τηλεόραση και υπολογιστές. Η οθόνη CRT απαιτεί υψηλή τάση DC με χαμηλό ρεύμα.
Συστατικά
- Δίοδοι -3 (1N4007)
- Capaciotors- 22uf (3)
- Μετασχηματιστής (9-0-9)
Διάγραμμα & επεξήγηση κυκλώματος τριπλής τάσης
Μπορούμε να επεκτείνουμε το προηγούμενο κύκλωμα διπλασιασμού τάσης, για να δημιουργήσουμε το κύκλωμα τριπλής τάσης. Στο προηγούμενο κύκλωμα χρησιμοποιήσαμε χρονοδιακόπτη 555 για να δημιουργήσουμε το τετραγωνικό κύμα μέσω DC, αλλά σε αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιήσαμε εναλλασσόμενο ρεύμα (εναλλακτικό ρεύμα) και μόλις προσθέσαμε μια ακόμη δίοδο και πυκνωτή για να τριπλασιάσουμε την τάση.
Έχουμε χρησιμοποιήσει μετασχηματιστές 9-0-9 για να κατεβάσουμε την τάση δικτύου AC (220v), έτσι ώστε να μπορούμε να το επιδείξουμε στο breadboard.
Κατά τη διάρκεια του πρώτου θετικού μισού κύκλου AC, η Diode D1 προωθείται προς τα εμπρός και ο πυκνωτής C1 φορτίζεται μέσω του D1. Ο πυκνωτής C1 φορτίζεται μέχρι την μέγιστη τάση του AC, δηλαδή Vpeak.
Κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου του AC, η δίοδος D2 διεξάγει και η D1 αντίστροφη μεροληψία. Το D1 εμποδίζει την εκφόρτιση του πυκνωτή C1. Τώρα ο πυκνωτής C2 φορτίζεται με τη συνδυασμένη τάση του πυκνωτή C1 (Vpeak) και την αρνητική κορυφή της τάσης AC που είναι επίσης Vpeak. Έτσι ο πυκνωτής C2 φορτίζει έως και 2Vpeak volt.
Κατά τη διάρκεια του δεύτερου θετικού μισού κύκλου, η δίοδος D1 και D3 συμπεριφέρεται και η D2 γίνεται αντίστροφη μεροληψία. Με αυτόν τον τρόπο ο πυκνωτής C2 φορτίζει τον πυκνωτή C3 έως την ίδια τάση με τον ίδιο, δηλαδή 2 Vpeak.
Τώρα ο πυκνωτής C1 και C3 είναι σε σειρά και η τάση σε C1 είναι Vpeak και η τάση σε C3 είναι 2 Vpeak, οπότε η τάση σε όλη τη σειρά των C1 και C3 είναι Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak, ότι πώς παίρνουμε την Τριπλή τάση η μέγιστη τιμή του AC. Αν και η τάση δεν είναι ακριβώς τρεις φορές από την κορυφή, επειδή κάποια τάση πέφτει κατά μήκος των διόδων, έτσι η προκύπτουσα τάση θα είναι:
Vout = 3 * Vpeak - οι τάσεις πέφτουν μεταξύ των διόδων
Στην περίπτωσή μας έχουμε χρησιμοποιήσει 9v ως τάση εισόδου και έχουμε περίπου. 37.1v τάση εξόδου. 9v είναι η τιμή RMS, οπότε η τιμή Vpeak είναι 9 * root 2 = 9 * 1,414 = 12,7 v.
Έτσι, η τάση εξόδου μας πρέπει να είναι: 12,7 * 3 = 38,1v
Αλλά έχουμε περίπου. 37.1v, περίπου. 38.1 - 37.1 = 1v έχει πέσει σε όλες τις διόδους.
Το μειονέκτημα αυτού του κυκλώματος τριπλής τάσης είναι ότι η συχνότητα κυματισμού είναι πολύ υψηλή και είναι πολύ δύσκολο να εξομαλυνθεί η έξοδος, χρησιμοποιώντας τη μεγάλη τιμή των πυκνωτών μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της κυματισμού. Και το πλεονέκτημα είναι ότι μπορούμε να παράγουμε πολύ υψηλή τάση από μια πηγή ισχύος χαμηλής τάσης.
Σημειώσεις:
- Η τάση δεν θα τριπλασιαστεί ακαριαία αλλά θα αυξηθεί αργά και μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, θα ρυθμιστεί στην Τρίτη τάση εισόδου.
- Η ονομαστική τάση των πυκνωτών C2 και C3 πρέπει να είναι τουλάχιστον διπλάσια από την τάση εισόδου.
- Η τάση εξόδου δεν είναι ακριβώς η τριπλή τάση εισόδου, θα είναι μικρότερη από την τάση εισόδου. Όπως πήραμε 37.1v για 12,7 Vpeak τιμή AC supply (9v είναι rms value, σημαίνει Vpeak είναι 9 * 1.414 = 12.7v) supply input.
Μπορούμε επίσης να δημιουργήσουμε πολύ υψηλότερη τάση και μπορούμε να πάρουμε τετραπλάσιο, 5 φορές, 6 φορές, 7 φορές και περισσότερο, την τάση της τάσης Peak AC, προσθέτοντας περισσότερες διόδους και πυκνωτές.