Multiplicateurs de tension - Classification et explication des blocs de Daigram

Que sont les multiplicateurs de tension?

Le multiplicateur de tension fait référence à un circuit électrique composé de diodes et de condensateurs qui multiplie ou augmente la tension et convertit également le courant alternatif en courant continu, la multiplication de la tension et le redressement du courant se font en utilisant multiplicateur de tension . Le redressement du courant du courant alternatif au courant continu est réalisé par une diode et une augmentation de la tension est obtenue par l'accélération des particules en propulsant un potentiel élevé produit par des condensateurs.

Multiplicateur de tension

Une combinaison de diode et de condensateur constitue un circuit multiplicateur de tension de base Une entrée CA est fournie au circuit à partir d'une source d'alimentation où le redressement du courant et l'accélération des particules par le condensateur donnent une tension de sortie CC accrue. La tension de sortie peut être plusieurs fois supérieure à la tension d'entrée, de sorte que le circuit de charge doit posséder une impédance élevée.

Dans ce circuit doubleur de tension, la première diode corrige le signal et sa sortie est équivalente à la tension de crête du transformateur redressé en redresseur demi-onde. Un signe AC au moyen du condensateur réalise en outre la deuxième diode, et dans la perspective du courant continu fourni par le condensateur, cela fait que la sortie de la deuxième diode se trouve au-dessus de la première. Le long de ces lignes, la sortie du circuit est le double de la tension de crête du transformateur, moins la diode chute.

Des variétés de circuits et d'idées sont accessibles pour fournir une capacité de multiplicateur de tension de pratiquement n'importe quelle variable. L'application de la même règle consistant à placer un redresseur au-dessus d'un autre et à utiliser un couplage capacitif permet à un type de système à pas d'avancer.

Classification du multiplicateur de tension:

La classification du multiplicateur de tension est basée sur le rapport de la tension d'entrée à la tension de sortie en conséquence, les noms ont également été donnés comme

• Doubleurs de tension
• Tripleur de tension
• Tension quadruple

Voltage Doubler:

Le circuit doubleur de tension se compose de deux diodes et de deux condensateurs où chaque combinaison de circuit diode-condensateur partage une modification positive et négative également la connexion de deux condensateurs conduit à une tension de sortie double pour une tension d'entrée donnée.

Voltage Doubler

De même, chaque augmentation d'une combinaison diode-condensateur multiplie la tension d'entrée où la tension Tripler donne Vout = 3 Vin et la tension quadruple donne Vout = 4 Vin.

Calcul de la tension de sortie

Pour un multiplicateur de tension, le calcul de la tension de sortie est important compte tenu de la régulation de tension et du pourcentage d'ondulation est important.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Où

Vout = tension de sortie du multiplicateur de tension à N étages

N = non. d'étages (c'est le nombre de condensateur divisé par 2).

Applications de la tension de sortie

• Tubes à rayons cathodiques
• Système à rayons X, Lasers
• Pompes ioniques
• Système électrostatique
• Tube à ondes mobiles

Exemple

Considérez un scénario où une tension de sortie de 2,5 Kv est requise avec une entrée de 230 V, dans ce cas, un multiplicateur de tension à plusieurs étages est nécessaire dans lequel D1-D8 donne des diodes et 16 condensateurs de 100 uF / 400v doivent être connectés pour atteindre Sortie 2,5 Kv.

Utilisation de la formule

Vout = carré 2 x 230 x 16/2

= carré 2 x 230 x 8

= 2,5 Kv (environ)

Dans l'équation ci-dessus, 16/2 indique l'absence de condensateurs / 2 donne le nombre d'étages.

2 Exemples pratiques

1. Un exemple de fonctionnement du circuit multiplicateur de tension pour produire du CC haute tension à partir du signal CA.

Schéma fonctionnel montrant le circuit multiplicateur de tension

Le système se compose d'un multiplicateur de tension à 8 étages. Les condensateurs sont utilisés pour stocker la charge tandis que les diodes sont utilisées pour le redressement. Lorsque le signal CA est appliqué, nous obtenons une tension aux bornes de chaque condensateur, qui double approximativement à chaque étage. Ainsi, en mesurant la tension aux bornes du 1^stétape du doubleur de tension et la dernière étape, nous obtenons le nécessaire haute tension . La sortie étant une tension très élevée, il n'est pas possible de la mesurer à l'aide d'un simple multimètre. Pour cette raison, un circuit diviseur de tension est utilisé. Le diviseur de tension se compose de 10 résistances connectées en série. La sortie est prise à travers les deux dernières résistances. La sortie obtenue est ainsi multipliée par 10 pour obtenir la sortie réelle.

2. Générateur Marx

Avec le développement de l'électronique à semi-conducteurs, les dispositifs à semi-conducteurs sont de plus en plus adaptés aux applications de puissance pulsée. Ils pourraient fournir aux systèmes d'alimentation pulsée compacité, fiabilité, taux de répétition élevé et longue durée de vie. La montée en puissance des générateurs de puissance pulsée utilisant des dispositifs à semi-conducteurs élimine les limitations des composants conventionnels et promet que la technologie de puissance pulsée sera largement utilisée dans les applications commerciales. Cependant, les dispositifs de commutation à semi-conducteurs tels que le MOSFET ou le transistor bipolaire à porte isolée (IGBT) disponibles actuellement ne sont évalués que jusqu'à quelques kilo volts.

La plupart des systèmes d'alimentation pulsée exigent des tensions nominales beaucoup plus élevées. Le modulateur Marx est un circuit unique destiné à la multiplication de tension, comme indiqué ci-dessous. Traditionnellement, il utilisait des éclateurs comme interrupteurs et des résistances comme isolateurs. Par conséquent, il présentait des inconvénients de faible taux de répétition, de courte durée de vie et d'inefficacité. Dans cet article, le générateur Marx utilisant des dispositifs à semi-conducteurs est proposé pour combiner les mérites des commutateurs à semi-conducteurs de puissance et des circuits Marx. Il est conçu pour l'implantation d'ions de source plasma (PSII) [1] et pour les exigences suivantes:

Le générateur Marx moderne utilisant MOSFET

Pour lire la tension et la période, veuillez vous référer au tri d'écran CRO.

• À partir de l'unité de démonstration basse tension ci-dessus, nous trouvons l'entrée de 15 volts, 50% du cycle de service au point A va (–Ve) également par rapport à la terre. Par conséquent, un transistor haute tension doit être utilisé pour la haute tension. PENDANT CE TEMPS, TOUS LES CONDENSATEURS C1, C2, C4, C5 SE CHARGENT comme on le voit à C jusqu'à 12 volts chacun.
• Ensuite, grâce au cycle de commutation approprié, C1, C2, C4, C5 sont connectés en série via les MOSFET.
• On obtient ainsi une tension d'impulsion (-Ve) de 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volts au point D

Application des générateurs Marx - Principe du générateur haute tension CC par Marx

Comme nous le savons par le principe du générateur Marx, les condensateurs sont disposés en parallèle pour se charger puis connectés en série pour développer une haute tension.

Le système se compose d'une minuterie 555 fonctionnant dans un mode astable qui fournit une impulsion de sortie avec un cycle de service de 50%. Le système se compose d'un étage de multiplication total à 4 étages, chaque étage étant composé d'un condensateur, de 2 diodes et d'un MOSFET en tant que commutateur. Les diodes sont utilisées pour charger le condensateur. Une impulsion élevée du 555 heures de fonctionnement les diodes ainsi que les optoisolateurs qui à leur tour fournissent des impulsions de déclenchement à chaque MOSFET. Ainsi, les condensateurs sont connectés en parallèle lorsqu'ils se chargent jusqu'à la tension d'alimentation. Une impulsion logique basse provenant du temporisateur a pour résultat que les commutateurs MOSFET sont à l'état bloqué et les condensateurs sont ainsi connectés en série. Les condensateurs commencent à se décharger et la tension aux bornes de chaque condensateur est ajoutée, produisant une tension qui est 4 fois supérieure à la tension continue d'entrée.