Vervielfachen Sie die Spannung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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In der Praxis des Amateurfunks ist es oft notwendig, zwei oder mehr Spannungen zu erhalten, um verschiedene Stufen eines Geräts zu versorgen. Ein einfaches Beispiel hierfür ist die Stromversorgung spezieller Mikroschaltungen (Spannung 5 ... 9 und 12 ... 15 V). Um keine Netzteile zu „produzieren“ und einfache Transformatoren mit einer Sekundärwicklung zu verwenden (vorausgesetzt, das angetriebene Gerät benötigt nicht viel Strom), können Sie den einfachen Weg gehen und mehrere Spannungen aus einer Quelle beziehen. Dieser Ansatz spart außerdem Platz im Gerätegehäuse und die Kosten des Transformators, die in der Regel proportional zu seiner Leistung und der Anzahl der Wicklungen sind.

Beispielsweise lässt sich aus einem Transformatornetzteil leicht die doppelte Spannung gewinnen, wenn der Gleichrichter nach einer Halbwellenschaltung aufgebaut ist oder der Netztransformator eine Sekundärwicklung mit einem Abgriff in der Mitte hat. Solche Fälle werden in der Literatur immer wieder beschrieben. Wenn der Gleichrichter jedoch nach der Brückenschaltung aufgebaut ist (was in der Praxis am häufigsten vorkommt), dann kann man mit der in Abb. gezeigten Schaltung die doppelte Spannung erreichen. 1.

Brückengleichrichter VD1...VD4 und Glättungskondensator C1 bilden ein „klassisches“ Netzteil mit Ausgangsspannung Un. Ein Merkmal der Schaltung ist ein zusätzlicher Spannungsverdopplungskanal, der auf den Elementen C2, VD5, VD6, C3 aufgebaut ist.

Eine positive Halbwelle der Spannung von der Sekundärwicklung des Transformators T1 lädt den Kondensator C5 über die Diode VD2. Während der negativen Halbwelle ist die VD5-Diode geschlossen und der Kondensator C2 in Reihe mit der Sekundärwicklung T1 geschaltet, und die Spannungen am Kondensator und an der Wicklung T1 addieren sich. Von dieser Spannung wird der Kondensator C6 über die Diode VD3 aufgeladen, so dass er nahezu die doppelte Spannung erreicht.

Wenn eine Last angeschlossen wird, sinkt die Spannung (je größer der Laststrom, desto niedriger die Spannung). Der Laststrom des Verdopplungskanals fließt durch die Diode VD1, den gemeinsamen Draht und den Kondensator C2. Dadurch fließt der Gesamtstrom durch die VD1-Diode (den Hauptkanal und den Zusatzkanal). Dies muss bei der Auswahl von Dioden und einem Transformator für eine zukünftige Stromquelle berücksichtigt werden.

Die vorgeschlagene Spannungsverdoppelungsquellenschaltung eignet sich als bewährte Option zur Stromversorgung relativ einfacher Geräte mit geringem Stromverbrauch (bis zu 1 A über den Hauptkanal). Die Kanäle in dieser Schaltung sind voneinander abhängig und mit einem Anstieg des Laststroms im Hauptkanal sinkt die Spannung im Zusatzkanal auch bei minimaler Last. Daher ist es bei hohen Strömen besser, die klassische Schaltung mit zwei Wicklungen eines Abwärtstransformators und separaten Gleichrichtern zu verwenden.

Die zweite Möglichkeit zur Spannungserhöhung ist der Einsatz elektronischer Multiplikatoren. Ein gutes Beispiel für einen Vervielfacher in Haushaltsgeräten ist ein Hochspannungsvervielfacher zur Stromversorgung einer Bildröhre in Fernsehempfängern. Alle Multiplizierer arbeiten nach dem gleichen Prinzip, deren Eingang Spannungsimpulse empfängt.

Ein einfaches Beispiel für einen Multiplikator ist die in Abb. 2.

Dem Eingang werden Impulse beliebiger Form mit der Folgefrequenz f=10...12 kHz und dem Tastverhältnis 0=2...3 zugeführt. Solche Impulse werden von fast jedem Generator erzeugt, der nach dem klassischen Schema auf TTL- oder CMOS-Mikroschaltungen aufgebaut ist. Aufgrund der geringen Belastbarkeit dieser Mikroschaltungen ist es jedoch erforderlich, am Ausgang des Generators einen Pufferverstärker einzuschalten (einen Emitterfolger oder mehrere parallel geschaltete Elemente der Mikroschaltung). Die Amplitude des Eingangssignals UBX muss mindestens 5 V betragen. Da ein solcher Multiplizierer offensichtlich für einen kleinen Ausgangsstrom ausgelegt ist, werden Dioden VD1 ... VD6 der Typen KD521, KD522, D220, D310 und ähnliche verwendet. Oxidkondensatoren – Typ K50-24 und ähnlich.

Der Ausgangsstrom dieses Knotens wird den Ausgangsstrom des Generators nicht überschreiten, daher wird ein solcher Spannungsvervielfacher verwendet, um nur einzelne Mikroschaltungen oder Schwachstromstufen des Geräts zu versorgen, die eine erhöhte Spannung erfordern. Die Abhängigkeit der Ausgangsspannung (Un) vom Ausgangsstrom ist umgekehrt proportional (je höher Un, desto geringer der Ausgangsstrom). Der maximale Ausgangsstrom für den Verdoppelungsausgang (2Un) in dieser Schaltung beträgt 40 mA bei Un=6 V, für den 3Un-Ausgang bei gleicher Spannung U„ - 48 mA, 4Un - 55 mA. Der maximale Ausgangsstrom beträgt bei Un=15 V für den Ausgang 2Un - 10 mA, 3Un - 5 mA, 4Un - 2,5 mA.

In ähnlicher Weise wird auf der Grundlage dieser Schaltung ein negativer Spannungsvervielfacher erhalten. Der Unterschied besteht darin, dass alle Dioden umgekehrt geschaltet sind und sich die Polarität der Oxidkondensatoren ändert (Abb. 3).

In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die negative Spannung des Multiplizierers relativ zur Basisspannung -3Un nicht überschreitet. Die anderen beiden (niedrigeren) Ausgangsspannungen betragen -2Un und -Un. In diesem Fall ist es nicht möglich, eine Spannung von -4Un zu erhalten, ohne die Schaltung zu ändern.

Autor: A.Kashkarov, St. Petersburg

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