- แรงดันไฟฟ้าคลื่นเต็มสองเท่า
- วงจร Half Wave Voltage Doubler
- วงจรแรงดันไฟฟ้า Tripler
- วงจรแรงดันไฟฟ้าสี่เท่า
- วิดีโอ:
- หมายเหตุ:
ตัวคูณแรงดันไฟฟ้าคือวงจรที่เราได้รับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงมากจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับต่ำวงจรตัวคูณแรงดัน สร้างแรงดันไฟฟ้าในหลายแรงดันไฟฟ้าขาเข้าสูงสุดของ AC เช่นถ้าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับคือ 5 โวลต์เราจะได้ 15 โวลต์ DC ที่เอาต์พุตในกรณีของวงจร Voltage Tripler มัลติมิเตอร์อ่านเฉพาะค่า RMS (แรงดันเฉลี่ยราก) ของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเราต้องคูณค่า RMS เป็น 1.414 (รูท 2) เพื่อให้ได้ค่าพีค
โดยทั่วไปหม้อแปลงจะมีการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า แต่บางครั้งหม้อแปลงก็ไม่สามารถทำได้เนื่องจากขนาดและต้นทุน วงจรตัวคูณแรงดันไฟฟ้าสามารถสร้างได้โดยใช้ไดโอดและตัวเก็บประจุเพียงไม่กี่ตัวจึงมีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพมากเมื่อเทียบกับ Transformers วงจรตัวคูณแรงดันค่อนข้างคล้ายกับวงจรเรียงกระแสซึ่งใช้ในการแปลง AC เป็น DC แต่วงจรตัวคูณแรงดันไฟฟ้าไม่เพียง แต่แปลง AC เป็น DC เท่านั้น แต่ยังสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงได้อีกด้วย
วงจรเหล่านี้มีประโยชน์มากเมื่อต้องสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงด้วยแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับต่ำและต้องใช้กระแสไฟฟ้าต่ำเช่นในเตาไมโครเวฟจอภาพ CRT (หลอดรังสีแคโทด) ในทีวีและคอมพิวเตอร์ จอภาพ CRT ต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงและมีกระแสไฟต่ำ
แรงดันไฟฟ้าคลื่นเต็มสองเท่า
ตามชื่อระบุแรงดันไฟฟ้าเข้าจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าผ่านวงจรนี้ การทำงานเป็นสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าคลื่นเต็มนั้นง่ายมาก:
ในช่วงครึ่งรอบที่เป็นบวกของคลื่นไซน์ของ AC ไดโอด D1 จะเอนเอียงไปข้างหน้าและ D2 จะกลับลำเอียงดังนั้นตัวเก็บประจุ C1 จึงชาร์จผ่าน D1 ไปยังค่าสูงสุดของคลื่นไซน์ (Vpeak) และในช่วงครึ่งรอบที่เป็นลบของคลื่นไซน์ D2 จะเอนเอียงไปข้างหน้าและ D1 ที่เคารพนับถือดังนั้นตัวเก็บประจุ C2 จึงรับประจุผ่าน D2 ไปยัง Vpeak
ตอนนี้ตัวเก็บประจุทั้งสองถูกชาร์จไปยัง Vpeak ดังนั้นเราจึงได้รับ 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak) ข้าม C1 และ C2 โดยไม่มีการเชื่อมต่อโหลด ได้รับการตั้งชื่อตามวงจรเรียงกระแสคลื่นเต็ม
วงจร Half Wave Voltage Doubler
ก่อนหน้านี้เราได้สร้างวงจร Voltage Doubler ด้วย 555 ตัวจับเวลาในโหมด Astable และแหล่งจ่ายไฟ DC เวลานี้เรากำลังใช้ 220v AC และ 9-0-9 หม้อแปลงไปยังขั้นตอนลง 220v AC เพื่อให้เราสามารถแสดงให้เห็นถึงตัวคูณแรงดันไฟฟ้าบนเขียงหั่นขนม
ในช่วงครึ่งรอบแรกที่เป็นบวกของคลื่นไซน์ (AC) ไดโอด D1 จะเอนเอียงไปข้างหน้าและตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จผ่าน D1 Capacitor C1 ได้รับการชาร์จสูงสุดถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของ AC เช่น Vpeak
ในช่วงครึ่งรอบที่เป็นลบของคลื่นไซน์ Diode D2 จะดำเนินการและ D1 ย้อนกลับแบบเอนเอียง D1 บล็อกการคายประจุของตัวเก็บประจุ C1 ตอนนี้ตัวเก็บประจุ C2 จะชาร์จด้วยแรงดันรวมของตัวเก็บประจุ C1 (Vpeak) และจุดสูงสุดเชิงลบของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เป็น Vpeak ด้วย ดังนั้นตัวเก็บประจุ C2 จึงชาร์จได้สูงถึง 2Vpeak โวลต์ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ C2 จึงเป็นสองเท่าของ Vpeak ของ AC
ในรอบบวกถัดไปตัวเก็บประจุ C2 จะถูกปล่อยลงในโหลดหากเชื่อมต่อโหลดและได้รับการชาร์จใหม่ในรอบถัดไป ดังนั้นเราจึงเห็นได้ว่ามันถูกชาร์จในหนึ่งรอบและหมดในรอบถัดไปดังนั้นความถี่ของการกระเพื่อมจึงเท่ากับความถี่สัญญาณอินพุตคือ 50 Hz (AC Mains)
วงจรแรงดันไฟฟ้า Tripler
ในการสร้างวงจรแรงดันไฟฟ้า Tripler เราต้องเพิ่มไดโอดและตัวเก็บประจุอีก 1 ตัวในวงจร Half wave Voltage Doubler ด้านบนตามแผนภาพวงจรด้านล่าง
ดังที่เราได้เห็นในวงจรแรงดันไฟฟ้าสองเท่าซึ่งในตัวเก็บประจุครึ่งรอบบวกแรก C1 จะถูกชาร์จไปยัง Vpeak และและตัวเก็บประจุ C2 จะชาร์จเป็น 2Vpeak ในครึ่งรอบเชิงลบ
ตอนนี้ในช่วงครึ่งรอบบวกที่สองไดโอด D1 และ D3 ดำเนินการและ D2 จะมีอคติย้อนกลับ ด้วยวิธีนี้ตัวเก็บประจุ C2 จะชาร์จตัวเก็บประจุ C3 ถึงแรงดันไฟฟ้าเดียวกับตัวมันเองซึ่งก็คือ 2 Vpeak
ตอนนี้ตัวเก็บประจุ C1 และ C3 อยู่ในอนุกรมและแรงดันไฟฟ้าคร่อม C1 คือ Vpeak และแรงดันไฟฟ้าข้าม C3 คือ 2 Vpeak ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าในการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของ C1 และ C3 คือ Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak และเราจะได้แรงดันไฟฟ้าของอินพุตเป็นสามเท่า โวลต์ Vpeak
วงจรแรงดันไฟฟ้าสี่เท่า
เนื่องจากเราได้สร้างวงจรแรงดันไฟฟ้า Tripler โดยการเพิ่มไดโอดและตัวเก็บประจุหนึ่งตัวในวงจร Half wave Voltage doubler อีกครั้งเราต้องเพิ่มไดโอดและตัวเก็บประจุอีกหนึ่งตัวให้กับวงจร Voltage Tripler เพื่อสร้างวงจร Voltage Quadruple (4 เท่าของแรงดันไฟฟ้าอินพุต)
เราได้เห็นในวงจรแรงดันไฟฟ้า Tripler ตัวเก็บประจุ C1 ที่ชาร์จให้กับ Vpeak ในครึ่งรอบแรกที่เป็นบวก C2 ชาร์จไปที่ 2Vpeak ในครึ่งรอบที่เป็นลบและ C3 จะชาร์จเป็น 2Vpeak ในครึ่งรอบบวกที่สอง
ตอนนี้ในช่วงครึ่งรอบที่เป็นลบที่สอง Diode D2 และ D4 ดำเนินการและตัวเก็บประจุ C4 ถูกชาร์จไปยัง 2Vpeak โดยตัวเก็บประจุ C3 ซึ่งอยู่ที่ 2 Vpeak และเราได้ Vpeak (4Vpeak) สี่เท่าข้ามตัวเก็บประจุ C2 และ C4 เนื่องจากตัวเก็บประจุทั้งสองอยู่ที่ 2 Vpeak
ในวงจรตัวคูณแรงดันในทางปฏิบัติจริงแล้วแรงดันไฟฟ้าไม่ตรงกับผลคูณของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดแรงดันไฟฟ้าที่ได้จะน้อยกว่าการทวีคูณเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอดดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ได้จะเป็น:
Vout = ตัวคูณ * Vpeak - แรงดันตกคร่อมไดโอด
ข้อเสียของวงจร Multiplier ประเภทนี้คือความถี่ Ripple สูงและยากมากที่จะทำให้เอาต์พุตราบรื่นแม้ว่าการใช้ตัวเก็บประจุที่มีค่ามากจะช่วยลดการกระเพื่อมได้ และข้อดีของวงจรคือเราสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงมากจากแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ
เราสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นมากและสามารถรับแรงดันไฟฟ้าของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงสุดได้ 5 เท่า 6 เท่า 7 เท่าและอื่น ๆ โดยการเพิ่มไดโอดและตัวเก็บประจุให้มากขึ้น นอกจากนี้เรายังสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าลบสูงได้โดยเพียงแค่กลับขั้วของไดโอดและตัวเก็บประจุในวงจรนี้ ในทางทฤษฎีเราสามารถคูณแรงดันไฟฟ้าได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด แต่ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้เนื่องจากความจุของตัวเก็บประจุกระแสไฟต่ำการกระเพื่อมสูงและปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมาย
วิดีโอ:
หมายเหตุ:
- แรงดันไฟฟ้าจะไม่ทวีคูณทันที แต่จะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆและหลังจากนั้นสักครู่แรงดันไฟฟ้าจะตั้งเป็นสามเท่าของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า
- ระดับแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุควรมีค่าอย่างน้อยสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า
- แรงดันไฟฟ้าขาออกไม่ตรงกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าหลายจุดจะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า