NÁSOBIČE NAPĚTÍ

V případě, že požadujeme pro napájení zařízení vyšší stejnosměrné napětí než kolik nám je schopen dát transformátor s jednoduchým usměrňovačem, jsou zde dvě možnosti jak je získat. Buď zvýšit počet závitů na sekundárním vinutí transformátoru, což ale zvýší nároky na výrobu, hmotnost, náklady a v neposlední řadě také může být snížena spolehlivost v provozu. Druhá možnost, efektivnější, spočívá v použití usměrňovače zapojeného jako násobič napětí, v základním zapojení například dle obrázku 1:

Obr. 1 – základní zapojení zdvojovače napětí.

Obr. 2 – zapojení kondenzátorů v násobiči napětí – prvý způsob.

Zapojení usměrňovačů s vynásobením napětí můžeme rozdělit na dva typy – symetrické a nesymetrické. Oba ale představují sériově spojené jednofázové usměrňovače s nabíjecím kondenzátorem, na konci je několikrát vynásobené usměrněné napětí. Symetrické zapojení je v podstatě sudý počet nesymetrických obvodů.

Nesymetrická zapojení usměrňovačů s násobením napětí obsahují řetězec sériově zapojených usměrňovacích diod. Po připojení kondenzátorů k řetězci (dle schématu) je na jeho výstupu napětí n-krát vyšší než vstupní, kde n je počet kondenzátorů nebo diod řetězce. Dva nejčastěji používané způsoby připojení kondenzátorů k diodám jsou na obrázcích 2 a 3.

Každá metoda násobení napětí má své vlastní zvláštnosti. Například pro obvod zapojený podle obrázku 1 1 je splněn Сnn2   = const, kde n - pořadové číslo kondenzátoru v řetězci (počet násobení napětí). Z tabulky č. 1 je možné určit kapacitu bez výpočtů.

Násobek zvětšení napětí n

Označení kondenzátoru

5

4

3

2

C1

25

16

9

4

C2

6,25

4

2,25

1

C3

2,78

1,78

1

- - -

C4

1,56

1

- - -

- - -

C5

1

- - -

- - -

- - -

Stejně jako u všech ostatních typů usměrňovačů je faktor zvlnění Kn (v %) na jejich výstupu nepřímo úměrný kapacitě výstupního kondenzátoru Cn (v uF) a hodnotě odporu zátěže Rz (v kiloohmech)  Kn = 5,7 / (Cn Rz); Rz = Uvýst / Iz.

kde Uvýst  –  výstupní napětí usměrňovače (V),

Iz – proud zátěže (mA)

V závislosti na požadovaném účelu se velikost zvlnění usměrňovače může pohybovat od několika procent (pro nabíječky) na 10-5 % ... 10-6 % (pro napájení mikrofonních zesilovačů).

Obr. 3 – Druhý způsob zapojení kondenzátorů v násobiči napětí

Při druhém způsobu připojení kondenzátorů podle obrázku 3 jsou jejich kapacity pro celý řetězec stejné, vyjma prvého kondenzátoru, jehož kapacita je oproti ostatním kondenzátorům dva až čtyřikrát vyšší. Zvlnění výstupního napětí usměrňovače je definováno jako Kn = 2,85 n / Cn Rz  kde n = násobek zvýšení napětí.

Tento způsob získávání vysokého napětí se používá například u televizorů. Výhodou oproti předešlému způsobu je, že kondenzátory mají stejnou kapacitu a mohou být konstruovány pro menší provozní napětí, jelikož výstupní napětí je dáno součtem napětí na všech kondenzátorech. Potřebné parametry diod obou těchto násobičů napětí (obrázky 2 a 3) se vypočítají na dvojnásobek proudu zátěže.

Obr. 4 – zapojení usměrňovače s dvojím výstupním napětím U a 2U.

Obr. 5 – Zapojení dvoukanálového zdroje s výstupním napětím +2U a -U

Na obrázcích 6 a 7 je znázorněno, jak je možno z jednoho vinutí transformátoru získat dvě výstupní napětí.  Obvod na obrázku 7 používá kombinaci dvou zapojení usměrňovačů – jednak diodový můstek (Graetzův dvoucestný usměrňovač) a zdvojovač napětí.

Obr. 6 – Zapojení dvoukanálového  zdroje s výstupním napětím +2U a –2U

Obr. 7 – zapojení dvoukanálového zdroje s výstupním napětím U a 2U (druhá verze)

námět http://electro-idea.ru/
viz také http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/usmer.htm