Շղթայի խնդիրները լուծելիս լինում են դեպքեր, երբ անհրաժեշտ է կտրվել տրանսֆորմատորների օգտագործումից՝ ելքային լարումը բարձրացնելու համար: Սրա պատճառն ամենից հաճախ պարզվում է, որ դրանց քաշի և չափի ցուցիչների պատճառով սարքերում ընդլայնվող փոխարկիչներ ներառելու անհնարինությունն է։ Նման իրավիճակում լուծումը բազմապատկիչ շղթայի օգտագործումն է։
Լարման բազմապատկիչի սահմանում
Սարքը, որը նշանակում է էլեկտրաէներգիայի բազմապատկիչ, մի շղթա է, որը թույլ է տալիս փոխարկել AC կամ իմպուլսացիոն լարումը DC-ի, բայց ավելի բարձր արժեքի: Սարքի ելքի վրա պարամետրի արժեքի աճը ուղիղ համեմատական է շղթայի փուլերի քանակին: Գոյություն ունեցող ամենատարրական լարման բազմապատկիչը հայտնագործվել է գիտնականներ Քոքկրոֆթի և Ուոլթոնի կողմից:
Էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության կողմից մշակված ժամանակակից կոնդենսատորները բնութագրվում են փոքր չափերով և համեմատաբար մեծ հզորությամբ: Սա հնարավորություն տվեց վերակառուցել բազմաթիվ սխեմաներ և ներմուծել արտադրանքը տարբեր սարքերի մեջ: Լարման բազմապատկիչ հավաքվել է դիոդների և կոնդենսատորների վրա, որոնք միացված են իրենց հերթականությամբ:
Բացի էլեկտրաէներգիայի ավելացման գործառույթից, բազմապատկիչները միաժամանակ այն փոխարկում են AC-ից DC: Սա հարմար է նրանով, որ սարքի ընդհանուր սխեման պարզեցված է և դառնում է ավելի հուսալի և կոմպակտ: Սարքի օգնությամբ կարելի է հասնել մինչև մի քանի հազար վոլտ բարձրացման։
Որտեղ օգտագործվում է սարքը
Բազմապատկիչները գտել են իրենց կիրառությունը տարբեր տեսակի սարքերում, դրանք են՝ լազերային պոմպային համակարգեր, ռենտգենյան ալիքային ճառագայթման սարքեր իրենց բարձր լարման միավորներում, հեղուկ բյուրեղային էկրանների հետևի լուսավորության համար, իոնային պոմպեր, շրջող ալիքային լամպեր, օդի իոնիզատորներ, էլեկտրաստատիկ համակարգեր, մասնիկների արագացուցիչներ, պատճենահանող մեքենաներ, հեռուստացույցներ և կինեսկոպներով օսցիլոսկոպներ, ինչպես նաև այն վայրերում, որտեղ պահանջվում է բարձր, ցածր հոսանքի DC էլեկտրականություն:
Լարման բազմապատկիչի սկզբունքը
Հասկանալու համար, թե ինչպես է գործում շղթան, ավելի լավ է դիտարկել այսպես կոչված ունիվերսալ սարքի աշխատանքը: Այստեղ փուլերի թիվը հստակ նշված չէ, և ելքային էլեկտրաէներգիան որոշվում է բանաձևով. nUin=Uout, որտեղ՝
- n-ը ներկա շրջանային փուլերի թիվն է;
- Uin-ը սարքի մուտքի վրա կիրառվող լարումն է:
Ժամանակի սկզբնական պահին, երբ առաջին, ասենք, դրական կիսաալիքը գալիս է միացում, մուտքային փուլի դիոդն այն փոխանցում է իր կոնդենսատորին: Վերջինս գանձվում է մուտքային էլեկտրաէներգիայի ամպլիտուդով։ Երկրորդ բացասականովկիսաալիք, առաջին դիոդը փակ է, իսկ երկրորդ փուլի կիսահաղորդիչը թույլ է տալիս գնալ դեպի իր կոնդենսատորը, որը նույնպես լիցքավորված է։ Գումարած, առաջին կոնդենսատորի լարումը, որը հաջորդաբար միացված է երկրորդին, ավելացվում է վերջինին, և կասկադի ելքը արդեն կրկնապատկվում է էլեկտրաէներգիայի մեջ:
Նույն բանը տեղի է ունենում յուրաքանչյուր հաջորդ փուլում. սա լարման բազմապատկիչի սկզբունքն է: Եվ եթե նայեք առաջընթացին մինչև վերջ, ապա կստացվի, որ ելքային էլեկտրաէներգիան որոշակի քանակով գերազանցում է մուտքագրվածին։ Բայց ինչպես տրանսֆորմատորում, այստեղ ընթացիկ ուժը կնվազի պոտենցիալների տարբերության աճով. էներգիայի պահպանման օրենքը նույնպես գործում է:
Բազմապատկիչ կառուցելու սխեմա
Շղթայի ամբողջ շղթան հավաքված է մի քանի օղակներից: Կոնդենսատորի վրա լարման բազմապատկիչի մի օղակը կիսաալիքային տիպի ուղղիչ է: Սարքը ձեռք բերելու համար անհրաժեշտ է ունենալ երկու սերիական կապեր, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի դիոդ և կոնդենսատոր։ Նման շղթան էլեկտրաէներգիայի կրկնապատկիչ է։
Լարման բազմապատկիչ սարքի գրաֆիկական ներկայացումը դասական տարբերակում նայում է դիոդների անկյունագծային դիրքին: Կիսահաղորդիչների միացման ուղղությունը որոշում է, թե որ պոտենցիալը` բացասական թե դրական, առկա կլինի բազմապատկիչի ելքում` իր ընդհանուր կետի համեմատ:
Բացասական և դրական պոտենցիալներով սխեմաների համադրմամբ սարքի ելքում ստացվում է երկբևեռ լարման կրկնապատկիչ միացում։ Այս շինարարության առանձնահատկությունն այն է, որ եթե չափեք մակարդակըէլեկտրականություն բևեռի և ընդհանուր կետի միջև և այն գերազանցում է մուտքային լարումը 4 անգամ, այնուհետև բևեռների միջև ամպլիտուդի մեծությունը կավելանա 8 անգամ։
Բազմապատկիչում ընդհանուր կետը (որը միացված է ընդհանուր լարին) կլինի այն կետը, որտեղ մատակարարման աղբյուրի ելքը միացված է կոնդենսատորի ելքին, որը խմբավորված է այլ շարքային միացված կոնդենսատորների հետ: Դրանց վերջում ելքային էլեկտրաէներգիան վերցվում է զույգ տարրերի վրա՝ զույգ գործակցով, կենտ կոնդենսատորների վրա, համապատասխանաբար, կենտ գործակցով։
պոմպային կոնդենսատորներ բազմապատկիչում
Այլ կերպ ասած՝ հաստատուն լարման բազմապատկիչ սարքում առկա է հայտարարվածին համապատասխան ելքային պարամետրի սահմանման որոշակի անցողիկ գործընթաց։ Սա տեսնելու ամենահեշտ ձևը էլեկտրաէներգիայի կրկնապատկումն է: Երբ D1 կիսահաղորդչի միջոցով C1 կոնդենսատորը լիցքավորվում է իր ամբողջ արժեքով, ապա հաջորդ կիսաալիքում այն էլեկտրաէներգիայի աղբյուրի հետ միաժամանակ լիցքավորում է երկրորդ կոնդենսատորը։ C1-ը ժամանակ չունի ամբողջությամբ հրաժարվելու իր լիցքավորումից C2-ին, ուստի ելքը սկզբում չունի կրկնակի պոտենցիալ տարբերություն:
Երրորդ կիսաալիքի ժամանակ առաջին կոնդենսատորը լիցքավորվում է և այնուհետև ներուժ է կիրառում C2-ի վրա: Բայց երկրորդ կոնդենսատորի լարումն արդեն ունի առաջինի հակառակ ուղղություն: Հետեւաբար, ելքային կոնդենսատորը լիովին լիցքավորված չէ: Յուրաքանչյուր նոր ցիկլով C1 տարրի էլեկտրաէներգիան կձգտի դեպի մուտքը, իսկ C2 լարումը կկրկնապատկվի:
Ինչպեսհաշվարկել բազմապատկիչ
Բազմապատկման սարքը հաշվարկելիս անհրաժեշտ է սկսել սկզբնական տվյալներից, որոնք են՝ բեռի համար պահանջվող հոսանքը (In), ելքային լարումը (Uout), ալիքի գործակիցը (Kp): Կոնդենսատորի տարրերի նվազագույն հզորության արժեքը՝ արտահայտված uF-ով, որոշվում է բանաձևով՝ С(n)=2, 85nIn/(KpUout), որտեղ՝
- n-ը մուտքային էլեկտրաէներգիայի ավելացման անգամների թիվն է;
- In - բեռնվածքի մեջ հոսող հոսանք (mA);
- Kp – պուլսացիայի գործակից (%);
- Uout - սարքի ելքում ստացված լարումը (V):
Հաշվարկներով ստացված հզորությունը մեծացնելով երկու կամ երեք անգամ՝ ստացվում է կոնդենսատորի հզորության արժեքը C1 շղթայի մուտքում։ Տարրի այս արժեքը թույլ է տալիս անմիջապես ստանալ ելքի լարման ամբողջ արժեքը և չսպասել մինչև որոշակի թվով ժամանակաշրջաններ անցնեն: Երբ բեռի աշխատանքը կախված չէ էլեկտրաէներգիայի բարձրացման արագությունից մինչև անվանական ելք, կոնդենսատորի հզորությունը կարող է նույնական լինել հաշվարկված արժեքներին:
Լավագույնը բեռի համար, եթե դիոդային լարման բազմապատկիչի ալիքային գործակիցը չի գերազանցում 0,1%-ը: Գոհացուցիչ է նաև մինչև 3% ալիքների առկայությունը։ Շղթայի բոլոր դիոդները ընտրվում են հաշվարկից, որպեսզի նրանք կարողանան ազատորեն դիմակայել ընթացիկ ուժին, որը կրկնապատկվում է բեռի մեջ: Սարքը բարձր ճշգրտությամբ հաշվարկելու բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը՝ nUin - (In(n3 + 9n2/4 + n/2)/(12 f C))=Uout, որտեղ՝
- f – լարման հաճախականությունը սարքի մուտքի մոտ (Հց);
- C - կոնդենսատորի հզորություն (F).
Օգուտները ևթերություններ
Խոսելով լարման բազմապատկիչի առավելությունների մասին՝ կարող ենք նշել հետևյալը.
Ելքից զգալի քանակությամբ էլեկտրաէներգիա ստանալու ունակություն. որքան շատ օղակներ շղթայում, այնքան մեծ կլինի բազմապատկման գործակիցը:
- Դիզայնի պարզություն. ամեն ինչ հավաքվում է ստանդարտ հղումների և հուսալի ռադիո տարրերի վրա, որոնք հազվադեպ են ձախողվում:
- Քաշ – մեծածավալ տարրերի բացակայությունը, ինչպիսին է ուժային տրանսֆորմատորը, նվազեցնում է շղթայի չափն ու քաշը:
Ցանկացած բազմապատկիչ շղթայի ամենամեծ թերությունն այն է, որ անհնար է դրանից մեծ ելքային հոսանք ստանալ՝ բեռը սնուցելու համար:
Եզրակացություն
Ընտրելով լարման բազմապատկիչ որոշակի սարքի համար: Կարևոր է իմանալ, որ հավասարակշռված սխեմաներն ավելի լավ պարամետրեր ունեն ծածանքների առումով, քան անհավասարակշիռները: Ուստի զգայուն սարքերի համար ավելի նպատակահարմար է օգտագործել ավելի կայուն բազմապատկիչներ։ Ասիմետրիկ, հեշտ պատրաստվող, պարունակում է ավելի քիչ տարրեր:
