Voltage Tripler je obvod, kde dostaneme trojnásobek špičkového vstupního napětí, jako když je špičkové napětí střídavého napětí 5 voltů, dostaneme na výstupu 15 voltů DC. Obecně jsou zde transformátory, které zvyšují nebo snižují napětí, ale někdy nejsou transformátory proveditelné kvůli jejich velikosti a ceně. Tento druh napěťového tripleru (napěťový multiplikátor) lze sestavit pomocí několika diod a kondenzátorů. Tyto obvody jsou velmi užitečné tam, kde je třeba generovat vysoké stejnosměrné napětí s nízkým střídavým napětím a je vyžadován nízký proud, jako u monitorů CRT (katodové trubice) v televizi a počítačích. Monitor CRT vyžaduje vysoké stejnosměrné napětí s nízkým proudem.
Součásti
- Diody -3 (1N4007)
- Kondenzátory - 22uf (3)
- Transformátor (9-0-9)
Schéma zapojení a vysvětlení trojitého napěťového tripleru
Můžeme rozšířit předchozí obvod zdvojovače napětí a vytvořit obvod trojitého napětí. V předchozím obvodu jsme použili 555 časovač pro generování obdélníkové vlny přes DC, ale v tomto obvodu jsme použili AC (střídavý proud) a přidali jsme ještě jednu diodu a kondenzátor pro trojnásobné napětí.
Použili jsme transformátory 9-0-9 ke snížení síťového napětí (220 V), abychom to mohli demonstrovat na prkénku.
Během první kladné poloviny cyklu střídavého proudu se dioda D1 dostane dopředu předpjatá a kondenzátor C1 se nabije přes D1. Kondenzátor C1 se nabije až na špičkové napětí AC, tj. Vpeak.
Během záporného polovičního cyklu střídavého proudu vede dioda D2 a předpětí D1 je předpjato. D1 blokuje vybití kondenzátoru C1. Nyní se kondenzátor C2 nabíjí kombinovaným napětím kondenzátoru C1 (Vpeak) a záporným vrcholem střídavého napětí, které je také Vpeak. Kondenzátor C2 se tedy nabíjí až na 2V špičkový volt.
Během druhého kladného polovičního cyklu dioda D1 a D3 vede a D2 je předpjatý. Tímto způsobem kondenzátor C2 nabíjí kondenzátor C3 až na stejné napětí jako sám, což je 2 Vpeak.
Nyní jsou kondenzátory C1 a C3 v sérii a napětí napříč C1 je Vpeak a napětí napříč C3 je 2 Vpeak, takže napětí v sériovém zapojení C1 a C3 je Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak, to, jak dostaneme trojité napětí maximální hodnota AC. I když napětí není přesně třikrát špičkové napětí, protože některé napětí klesá přes diody, výsledné napětí by bylo:
Vout = 3 * Vpeak - napětí klesá přes diody
V našem případě jsme jako vstupní napětí použili 9v a dostali jsme cca. 37,1 V výstupní napětí. 9v je hodnota RMS, takže hodnota Vpeak je 9 * root 2 = 9 * 1,414 = 12,7 v.
Naše výstupní napětí by tedy mělo být: 12,7 * 3 = 38,1v
Ale dostali jsme cca. 37,1 V, takže přibližně 38,1 - 37,1 = 1V bylo vypuštěno napříč diodami.
Nevýhodou tohoto napěťového trojitého obvodu je, že zvlnění frekvence je velmi vysoké a je velmi obtížné vyhladit výstup, protože použití velké hodnoty kondenzátorů může pomoci omezit vlnění. Výhodou je, že můžeme generovat velmi vysoké napětí ze zdroje nízkého napětí.
Poznámky:
- Napětí se neztrojnásobí okamžitě, ale bude se zvyšovat pomalu a po nějaké době se nastaví na třikrát vstupní napětí.
- Jmenovité napětí kondenzátoru C2 a C3 by mělo být alespoň dvojnásobkem vstupního napětí.
- Výstupní napětí není přesně trojnásobek vstupního napětí, bude menší než vstupní napětí. Stejně jako jsme dostali 37,1 V pro 12,7 Vpeak hodnotu napájecího zdroje (9v je efektivní hodnota, což znamená, Vpeak je 9 * 1,414 = 12,7v) vstupní napájení.
Můžeme také generovat mnohem vyšší napětí a můžeme získat čtyřnásobné, pětkrát, šestkrát, sedmkrát a více, napětí špičkového střídavého napětí přidáním dalších diod a kondenzátorů.