مدار سه برابرکننده ولتاژ (Voltage Tripler Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار سه برابرکننده ولتاژ (Voltage Tripler Circuit) :
مدار سه برابرکننده ولتاژ (Voltage Tripler Circuit) نوعی ضرب کننده ولتاژ است که ولتاژ خروجی DC آن تقریبا سه برابر دامنه پیک ولتاژ ورودی AC است. این مدار با افزودن یک طبقه دیگر (یک دیود و یک خازن) به دوبرابرکننده نیم موج ساخته می شود و نمونه ای از ضرب کننده های آبشاری (Cascade Multipliers) است.
ساختار و عملکرد: مدار سه برابرکننده معمولا بر پایه دوبرابرکننده نیم موج ساخته می شود. فرض کنید یک دوبرابرکننده نیم موج با D1, D2 و C1, C2 داریم که خازن C2 را تا
\[ 2V_m \]شارژ کرده است. یک طبقه دیگر شامل دیود D3 و خازن C3 به این مدار اضافه می شود. در نیم سیکل مناسب، D3 هدایت کرده و خازن C3 را با جمع ولتاژ منبع و خازن C1 شارژ می کند. در نهایت، ولتاژ دو سر C3 به
\[ 3V_m \]می رسد. با اتصال خازن ها به صورت سری و استفاده از چندین طبقه، می توان به مضارب بالاتر نیز رسید (چهاربرابرکننده، پنج برابرکننده و ...).
مدار کاکرافت-والتون (Cockcroft-Walton Multiplier): این یک ساختار ضرب کننده ولتاژ چندطبقه است که برای تولید ولتاژهای بسیار بالا (تا چندین کیلوولت) با جریان کم استفاده می شود. در این مدار، خازن ها در طبقات مختلف به صورت موازی شارژ و به صورت سری دشارژ می شوند. با n طبقه، ولتاژ خروجی می تواند تا حدود
\[ n \times V_m \]برسد (با در نظر گرفتن تلفات، کمی کمتر). این مدار اولین بار در شتاب دهنده های ذرات استفاده شد.
محدودیت ها:
⭐ با افزایش تعداد طبقات، ریپل خروجی افزایش یافته و ریگولاسیون بار بدتر می شود.
⭐ خازن های طبقات بالایی باید ولتاژ کاری بالایی داشته باشند.
⭐ افت ولتاژ تجمعی دیودها باعث کاهش بازده می شود.
کاربردها:
⭐ منابع تغذیه ولتاژ بالا برای لوله های CRT (تلویزیون های قدیمی)، اسیلوسکوپ ها و دستگاه های کپی.
⭐ آزمایشگاه های فیزیک و شتاب دهنده های ذرات.
⭐ سیستم های یونیزاسیون و فیلترهای الکترواستاتیک.
