مدار ضرب کننده ولتاژ (Voltage Multiplier Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار ضرب کننده ولتاژ (Voltage Multiplier Circuit) :
مدار ضرب کننده ولتاژ (Voltage Multiplier Circuit) مداری است که با استفاده از دیودها و خازن ها، ولتاژ پیک ورودی AC را به مضربی از آن (دو برابر، سه برابر، ...) در خروجی DC تبدیل می کند. این مدارها بر اساس اصل شارژ خازن ها در نیم سیکل های متناوب و جمع شدن ولتاژ آن ها کار می کنند. از آن ها در کاربردهایی که نیاز به ولتاژ بالا ولی جریان کم است، استفاده می شود.
دوبرابرکننده ولتاژ (Voltage Doubler): ساده ترین نوع ضرب کننده است. دو نوع اصلی دارد: نیم موج و تمام موج.
⭐ دوبرابرکننده نیم موج: از دو دیود و دو خازن تشکیل شده است. در نیم سیکل منفی، یک خازن تا ولتاژ پیک (
\[ V_m \]) شارژ می شود. در نیم سیکل مثبت، این خازن با منبع سری شده و خازن دوم را تا
\[ 2V_m \]شارژ می کند. خروجی تقریبا
\[ 2V_m \]است.
⭐ دوبرابرکننده تمام موج: مشابه یکسوساز پل عمل می کند اما خازن ها به گونه ای آرایش یافته اند که ولتاژ آن ها جمع می شود.
سه برابرکننده و چندبرابرکننده ولتاژ: با افزودن طبقات بیشتر از دیود و خازن (به صورت آبشاری) می توان به مضارب بالاتری دست یافت. معروف ترین ساختار، ضرب کننده کاکرافت-والتون (Cockcroft-Walton multiplier) است که در شتاب دهنده های ذرات و منابع تغذیه ولتاژ بالا استفاده می شود. در این ساختار، خازن ها به صورت موازی شارژ و به صورت سری دشارژ می شوند.
محدودیت ها:
⭐ جریان خروجی این مدارها محدود است. با افزایش جریان، ولتاژ خروجی به شدت افت می کند (ریگولاسیون بار ضعیف).
⭐ ریپل خروجی زیاد است و با افزایش تعداد طبقات، ریپل بیشتر می شود.
⭐ خازن ها باید ولتاژ کاری بالایی داشته باشند.
کاربردها:
⭐ منابع تغذیه ولتاژ بالا و جریان پایین (مانند لوله های اشعه کاتدی - CRT، دستگاه های کپی، فتوکپی).
⭐ شتاب دهنده های ذرات (مانند آزمایشگاه فیزیک).
⭐ پمپ های بار (Charge Pumps) در مدارهای مجتمع برای تولید ولتاژ بالاتر از ولتاژ تغذیه.
