Language
Country/Area
No result found
Чудо схемы Вилларда: почему эта простая схема позволяет удвоить напряжение?
В мире электронных схем эффективное управление изменениями напряжения всегда было горячей темой исследований среди ученых. Схема Виллара, как классический умножитель напряжения, получила широкое внимание благодаря своей простоте конструкции. Как именно работает эта схема? Какое практическое применение это нам приносит?
Основные принципы схемы Виллара
Цепь Виллара состоит из диода и конденсатора. Когда в цепь поступает переменное напряжение, конденсатор заряжается в течение отрицательного полупериода до пикового напряжения (Vpk). В это время роль диода состоит в том, чтобы «зафиксировать» отрицательное пиковое значение на уровне 0 В, чтобы положительное пиковое значение стало равным 2 Впик.
Выходной сигнал схемы Виллара представляет собой суперпозицию входного сигнала переменного тока и установившегося значения постоянного тока конденсатора.
Однако, хотя эта схема известна своей простой конструкцией, пульсационные характеристики ее выхода весьма неудовлетворительны. Эта большая характеристика пульсации ограничивает применение схем Виллара, особенно в электронном оборудовании, требующем более высокой стабильности.
Эволюция от Виллара к Грейнахеру
Схема Грейнахера представляет собой улучшенную версию, разработанную на основе схемы Виллара. Он представляет собой более сложную структуру схемы для уменьшения пульсаций выходного сигнала и достижения практически нулевых пульсаций в условиях нагрузки разомкнутой цепи. Схемы Грейнахера часто называют полуволновыми умножителями напряжения.
Основной особенностью схемы Грейнахера является ее способность устранять большую часть пульсаций, сохраняя при этом пиковое выходное напряжение.
Успех этой схемы позволил использовать множество высоковольтных устройств, особенно в приложениях, требующих стабильного рабочего напряжения, таких как источники питания магнетронов для микроволновых печей.
Схема Делона и ее применение
Схема Делона представляет собой двухполупериодный умножитель напряжения, предназначенный для обеспечения стабильного двойного напряжения между входом и выходом. Этот тип схемы впервые был широко использован в телевизорах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) во время развития технологий отображения, чтобы обеспечить необходимый источник высокого напряжения.
Характеристикой схемы Делона является то, что она использует два полуволновых пиковых детектора для получения стабильного выходного напряжения.
С развитием технологий эта архитектура стала применяться и к другим электронным устройствам, продемонстрировав свою универсальность и применимость.
Появление схем с переключаемыми конденсаторами
В последние годы появление схем с переключаемыми конденсаторами предоставило новую возможность для приложений низкого напряжения. Эти схемы способны преобразовывать напряжение источника постоянного тока с эффектом умножения, особенно там, где требования к мощности нагрузки высоки.
В схеме с переключаемыми конденсаторами два конденсатора заряжаются параллельно, а затем переключаются на последовательное соединение для достижения удвоения напряжения.
Такие схемы можно использовать в электронных устройствах с батарейным питанием, чтобы позволить этим устройствам работать при низких напряжениях и при этом обеспечивать необходимую мощность.
Применение зарядового насоса Диксона
Зарядовый насос Диксона — еще один высокоэффективный умножитель напряжения. Он состоит из серии диодов и конденсаторов, которые управляются тактовыми импульсами для зарядки и переключения. Эта схема часто используется в интегральных схемах, особенно когда напряжение батареи недостаточно.
Суть умножителя Диксона заключается в том, что он использует один тактовый сигнал для достижения эффекта умножения схемы.
Это делает схемы Dickson выбором для многих портативных электронных устройств из-за их способности обеспечивать необходимую мощность в среде низкого напряжения.
Перспективы будущей технологии удвоения напряжения
Поскольку технологии продолжают развиваться, мы можем предвидеть более инновационные решения в области технологии удвоения напряжения. Например, схемы с переключаемыми конденсаторами с перекрестной связью рассчитаны на очень низкие входные напряжения, что особенно важно при разработке беспроводных устройств.
Эти технологии позволяют устройствам работать с напряжением аккумулятора ниже одного вольта.
Подобная развивающаяся технология удвоения напряжения не только обеспечивает питание различных электронных устройств, но и вселяет в нас надежды на дизайн и инновации будущих электронных продуктов.
Можем ли мы с таким разнообразием технологий удвоения напряжения предвидеть более эффективное использование энергии и более инновационные сценарии применения?
