Hệ số điện áp

Hệ số điện áp là mạch mà chúng ta nhận được điện áp DC rất cao từ nguồn điện áp AC thấp, mạch nhân điện áp tạo ra điện áp bằng bội số điện áp đầu vào đỉnh của AC, giống như nếu điện áp đỉnh của điện áp xoay chiều là 5 volt, chúng ta sẽ nhận được vôn DC ở đầu ra, trong trường hợp mạch Tripler điện áp. Đồng hồ vạn năng chỉ đọc giá trị RMS (điện áp trung bình gốc) của điện áp xoay chiều, chúng ta cần nhân giá trị RMS với 1,414 (gốc 2), để có giá trị Đỉnh.

Nói chung là có máy biến áp để tăng điện áp, nhưng đôi khi máy biến áp không khả thi vì kích thước và giá thành của chúng. Các mạch nhân điện áp có thể được chế tạo bằng cách sử dụng ít điốt và tụ điện, do đó chúng có giá thành thấp và rất hiệu quả so với Máy biến áp. Mạch nhân điện áp khá giống với mạch chỉnh lưu được sử dụng để chuyển đổi AC sang DC, nhưng mạch nhân điện áp không chỉ biến đổi AC thành DC mà còn có thể tạo ra điện áp DC rất CAO.

Các mạch này rất hữu ích khi cần tạo ra điện áp DC cao với điện áp AC thấp và dòng điện thấp, như trong lò vi sóng, màn hình CRT (ống tia âm cực) trong TV và máy tính. Màn hình CRT yêu cầu điện áp DC cao với dòng điện thấp.

Bộ nhân đôi điện áp toàn sóng

Như tên cho thấy, điện áp đầu vào được tăng gấp đôi qua mạch này. Hoạt động của bộ nghi ngờ điện áp toàn sóng rất đơn giản:

Trong nửa chu kỳ dương của sóng hình sin của AC, Diode D1 được phân cực thuận và D2 bị phân cực ngược, do đó tụ C1 tích điện qua D1, đến giá trị đỉnh của sóng sin (Vpeak). Và trong nửa chu kỳ âm của sóng sin, D2 được phân cực thuận và D1 được phân cực tôn kính, do đó tụ C2 nhận điện tích qua D2, tới Vpeak.

Bây giờ cả hai tụ điện đều được sạc cho Vpeak, vì vậy chúng tôi nhận được 2 Vpeak (Vpeak + Vpeak), trên C1 và C2, không kết nối Tải. Nó được đặt theo tên của bộ chỉnh lưu toàn sóng.

Mạch nhân đôi điện áp nửa sóng

Trước đây chúng tôi cũng đã tạo mạch Bộ nhân đôi điện áp, với bộ đếm thời gian 555 ở chế độ Có thể thay đổi và nguồn DC. Lần này chúng tôi đang sử dụng 220v AC và biến áp 9-0-9 để giảm 220v AC, để chúng tôi có thể chứng minh Hệ số điện áp trên breadboard.

Trong nửa chu kỳ dương đầu tiên của sóng hình sin (AC), Diode D1 được phân cực thuận và tụ C1 được tích điện qua D1. Tụ C1 được sạc đến điện áp đỉnh của AC tức là Vpeak.

Trong nửa chu kỳ âm của sóng sin, Diode D2 dẫn và D1 phân cực ngược. D1 chặn sự phóng điện của tụ C1. Bây giờ tụ điện C2 tích điện bằng điện áp kết hợp của tụ C1 (Vpeak) và cực đại âm của điện áp xoay chiều cũng là Vpeak. Vậy tụ C2 tích điện tới vôn 2V. Do đó điện áp trên tụ C2 gấp hai lần điện áp xoay chiều.

Trong chu kỳ tích cực tiếp theo, tụ C2 phóng điện vào tải, nếu tải được kết nối và được sạc lại trong chu kỳ tiếp theo. Vì vậy, chúng ta có thể thấy rằng nó được sạc trong một chu kỳ và xả trong chu kỳ tiếp theo, vì vậy tần số gợn sóng bằng tần số tín hiệu đầu vào tức là 50 Hz (AC Mains).

Mạch Tripler điện áp

Để xây dựng mạch Tripler điện áp ta chỉ cần mắc thêm 1 Diode và tụ điện vào mạch Half wave Voltage Doubler ở trên theo sơ đồ mạch điện Dưới đây.

Như chúng ta đã thấy trong mạch nghi ngờ điện áp rằng, trong nửa chu kỳ dương đầu tiên tụ điện C1 được tích điện cho Vpeak và tụ điện C2 được tích điện cho 2Vpeak trong nửa chu kỳ âm.

Bây giờ trong nửa chu kỳ dương thứ hai, Diode D1 và D3 dẫn và D2 được phân cực ngược. Bằng cách này tụ điện C2 tích điện cho tụ điện C3 đến cùng hiệu điện thế với chính nó, là 2 Vpeak.

Bây giờ tụ điện C1 và C3 mắc nối tiếp và điện áp trên C1 là Vpeak và điện áp trên C3 là 2 Vpeak, vì vậy điện áp trên kết nối nối tiếp của C1 và C3 là Vpeak + 2Vpeak = 3 Vpeak, và chúng tôi nhận được gấp ba lần điện áp của đầu vào Vpeak vôn.

Mạch bốn điện áp

Như chúng ta đã xây dựng mạch Tripler điện áp bằng cách thêm một điốt và tụ điện trong mạch Bộ phân điện áp nửa sóng, một lần nữa chúng ta chỉ cần thêm một điốt và tụ điện nữa vào mạch Tripler điện áp, để xây dựng mạch Bộ tứ điện áp (gấp 4 lần điện áp đầu vào).

Chúng ta đã thấy trong mạch Tripler điện áp, tụ điện C1 tích điện cho Vpeak trong nửa chu kỳ dương đầu tiên, C2 tích điện cho 2Vpeak trong nửa chu kỳ âm và C3 cũng tích điện cho 2Vpeak trong nửa chu kỳ dương thứ hai.

Bây giờ trong nửa chu kỳ âm thứ hai, Diode D2 và D4 dẫn điện, và tụ C4 được tích điện cho 2 Vpeak, bởi tụ C3 cũng ở 2 Vpeak. Và chúng tôi nhận được bốn lần Vpeak (4Vpeak), trên tụ C2 và C4, vì cả hai tụ đều ở mức 2 Vpeak.

Trong các mạch Hệ số điện áp, trên thực tế, điện áp không chính xác là bội số của điện áp Đỉnh, do đó điện áp thu được nhỏ hơn bội số do một số điện áp giảm trên các Điốt, vì vậy điện áp kết quả sẽ là:

Vout = Multiplier * Vpeak - điện áp giảm trên các điốt

Nhược điểm của loại mạch Multiplier này là tần số gợn sóng cao và rất khó để làm trơn đầu ra, mặc dù việc sử dụng giá trị lớn của tụ điện có thể giúp giảm gợn sóng. Và ưu điểm của mạch là chúng ta có thể tạo ra điện áp rất cao từ nguồn điện Hạ thế.

Chúng ta có thể tạo ra điện áp cao hơn nhiều và có thể nhận được điện áp của điện áp xoay chiều Đỉnh gấp 5 lần, 6 lần, 7 lần và hơn thế nữa, bằng cách thêm nhiều điốt và tụ điện hơn. Chúng ta cũng có thể tạo ra Điện áp âm cao bằng cách đảo ngược cực tính của Điốt và Tụ điện trong mạch này. Về mặt lý thuyết, chúng ta có thể nhân điện áp lên vô hạn nhưng thực tế thì không thể vì điện dung của tụ điện, dòng điện thấp, độ gợn sóng cao và nhiều yếu tố khác.

Video:

Ghi chú:

Điện áp sẽ không tăng ngay lập tức nhưng nó sẽ tăng từ từ và sau một thời gian, nó sẽ được đặt thành Mức điện áp đầu vào.
Định mức điện áp của tụ điện ít nhất phải gấp đôi điện áp đầu vào.
Điện áp đầu ra không chính xác là Điện áp đầu vào Nhiều Đỉnh, nó sẽ nhỏ hơn Điện áp đầu vào.