Language
Country/Area
No result found
Das Wunder der Villard-Schaltung: Warum verdoppelt diese einfache Schaltung die Spannung?
In der Welt der elektronischen Schaltkreise war die effektive Kontrolle von Spannungsänderungen schon immer ein heißes Thema für Wissenschaftler. Die Villard-Schaltung hat als klassischer Spannungsvervielfacher aufgrund ihres einfachen Designs große Aufmerksamkeit erregt. Wie genau funktioniert diese Schaltung? Welche praktischen Anwendungen bringt es uns?
Grundprinzipien des Villard-Schaltkreises
Eine Villard-Schaltung besteht aus einer Diode und einem Kondensator. Wenn Wechselspannung in den Schaltkreis eintritt, lädt sich der Kondensator während der negativen Halbwelle auf die Spitzenspannung (Vpk) auf. Zu diesem Zeitpunkt besteht die Rolle der Diode darin, die negative Spitze auf 0 V zu „klemmen“, sodass die positive Spitze 2 Vpk wird.
Die Ausgabe der Villard-Schaltung ist die Überlagerung der Wechselstrom-Eingangswellenform und des stationären Gleichstromwerts des Kondensators.
Obwohl diese Schaltung für ihre Einfachheit bekannt ist, sind die Welligkeitseigenschaften ihres Ausgangs ziemlich unbefriedigend. Diese starke Pulsationseigenschaft begrenzt die Anwendung von Villard-Schaltungen, insbesondere in elektronischen Geräten, die eine höhere Stabilität erfordern.
Die Entwicklung von Villard zu Greinacher
Die Greinacher-Rennstrecke ist eine verbesserte Version der Villard-Rennstrecke. Es führt eine komplexere Schaltungsstruktur ein, um die Ausgangswelligkeit zu verringern und unter Leerlauflastbedingungen nahezu keine Welligkeit zu erreichen. Die Greinacher-Schaltung wird oft als Halbwellenspannungsverdoppler bezeichnet.
Das Hauptmerkmal der Greinacher-Schaltung besteht darin, dass sie die meiste Welligkeit entfernt und gleichzeitig die Spitzenspannung am Ausgang aufrechterhält.
Der Erfolg dieser Schaltung hat den Einsatz vieler elektronischer Hochspannungsgeräte ermöglicht, insbesondere in Anwendungen, die eine stabile Betriebsspannung erfordern, wie beispielsweise die Magnetron-Stromversorgung von Mikrowellenherden.
Delon-Schaltung und ihre Anwendung
Die Delon-Schaltung ist ein Vollwellen-Spannungsverdoppler, der eine stabile Doppelspannung zwischen Eingang und Ausgang bereitstellen soll. Diese Schaltung wurde erstmals in großen Mengen in Kathodenstrahlröhrenfernsehern (CRT) eingesetzt, als die Displaytechnologie aufkam, um die notwendige Hochspannungsquelle bereitzustellen.
Die Besonderheit der Delon-Schaltung besteht darin, dass sie zwei Halbwellen-Spitzendetektoren verwendet, um eine stabile Ausgangsspannung zu erhalten.
Mit der Entwicklung der Technologie wurde diese Architektur auch auf andere elektronische Geräte übertragen, was ihre Vielseitigkeit und Anwendbarkeit beweist.
Die Entstehung von Schaltkreisen mit geschalteten Kondensatoren
In den letzten Jahren hat die Einführung von Schaltkreisen mit geschalteten Kondensatoren eine neue Option für Niederspannungsanwendungen eröffnet. Diese Schaltungen sind in der Lage, die Spannung einer Gleichstromquelle in einen Spannungsvervielfacher umzuwandeln, insbesondere bei hohem Lastleistungsbedarf.
In einem Schaltkondensatorkreis werden zwei Kondensatoren parallel geladen und dann in Reihe geschaltet, um die Spannung zu verdoppeln.
Derartige Schaltkreise könnten in batteriebetriebenen elektronischen Geräten eingesetzt werden, um den Betrieb bei niedriger Spannung zu ermöglichen und trotzdem die erforderliche Leistung bereitzustellen.
Anwendung der Dickson-Ladepumpe
Die Dickson-Ladungspumpe ist ein weiterer hocheffizienter Spannungsvervielfacher. Es besteht aus einer Reihe von Dioden und Kondensatoren, die mithilfe von Taktimpulsen geladen und geschaltet werden. Diese Schaltung wird häufig in integrierten Schaltkreisen verwendet, insbesondere bei niedriger Batteriespannung.
Der Kern des Dickson-Multiplikators besteht darin, dass er ein einzelnes Taktsignal verwendet, um einen Schaltkreismultiplikationseffekt zu erzielen.
Daher sind Dickson-Schaltkreise die erste Wahl für viele tragbare elektronische Geräte, da sie in der Lage sind, in einer Niederspannungsumgebung die erforderliche Leistung bereitzustellen.
Perspektiven für zukünftige Spannungsvervielfachungstechnologie
Mit dem kontinuierlichen technologischen Fortschritt können wir innovativere Lösungen in der Spannungsvervielfachungstechnologie vorhersehen. Beispielsweise sind kreuzgekoppelte Schaltkreise mit geschalteten Kondensatoren für sehr niedrige Eingangsspannungen ausgelegt, was insbesondere für die Entwicklung drahtloser Geräte wichtig ist.
Diese Technologien ermöglichen es, den Betrieb von Geräten auch dann aufrechtzuerhalten, wenn die Batteriespannung weniger als ein Volt beträgt.
Diese sich ständig weiterentwickelnde Spannungsvervielfachungstechnologie sorgt nicht nur für die Stromversorgung verschiedener elektronischer Geräte, sondern weckt auch große Erwartungen in Bezug auf das Design und die Innovation zukünftiger elektronischer Produkte.
Können wir angesichts der Vielzahl der verfügbaren Spannungsvervielfachungstechnologien eine effizientere Energienutzung und innovativere Anwendungsszenarien vorhersehen?
