Násobiče napětí a zdroje vysokého napětí

35.Násobiče napětí a zdroje vn

Usměrňovače

Ve slaboproudých zapojeních se v oblasti napájecích zdrojů ustálilo užití několika základních zapojení usměrňovačů podle požadovaného napětí, proudů a zvlnění. Všechny typy usměrňovačů se převážně užívají s nabíjecím kondenzátorem, který se vynechává jen výjimečně, (vypínání tyrystorů, nabíjení akumulátorů). Typy a jejich vlastnosti lze shrnout :

A) pro síťový kmitočet 50[Hz]

1) jednocestný ( vysoká napětí, malé proudy, velké zvlnění )

2) dvoucestný ( nízká napětí, velké proudy, malé zvlnění )

3) můstkové ( Graetz ) ( střední napětí, velké proudy, malé zvlnění)

4) zdvojovač ( Greinacherův ) ( vysoká napětí, malé proudy, velké zvlnění )

5) násobiče ( velmi vysoká napětí, velmi malé proudy, velké napětí )

B) pro vyšší kmitočet 100[kHz]

1) jednocestný ( nízká napětí, vysoké proudy, malé zvlnění )

2) dvoucestný ( nízká napětí, velké proudy, malé zvlnění, omezuje stejnosměrné sycení jádra transformátoru )

Násobiče

Násobiče napětí lze realizovat opakováním jednotlivých typů usměrňovačů tak, aby z hlediska střídavého napájení byly všechny jejich stupně spojeny paralelně a z hlediska jejich výstupních stejnosměrných napětí jejich výstupy v sérii. Takovýmto násobičům se říká kaskádní a jsou odvozeny z jednotlivých typů usměrňovačů.

Kaskádní jednocestný násobič (Delonův)

Pro velmi malé proudy a vysoké hodnoty napětí se nevyplatí konstruovat transformátory s vysokým sekundárním napětím (velká pracnost vinutí mnoha závitů tenkého vodiče a velké riziko mezizávitových průrazů tenké izolace tenkého vodiče). Řešením je užití násobiče napětí, kterým lze násobit napětí teoreticky nekonečně mnohokrát, prakticky přijatelná účinnost násobiče omezuje koeficient násobení na hodnotu okolo 10 x.

Obvodově se jakýkoliv násobič skládá z řady jednocestných usměrňovačů, kde základem je jeden stupeň násobiče, překreslený do vhodného tvaru na obr.2.9.

Kondenzátor CN se nabije (při nulovém proudu zátěže) na maximální hodnotu napětí sekundárního vinutí transformátoru (vstupního napětí usměrňovače), která má velikost:

Na toto napětí se nabije během kladné půlperiody sekundárního napětí transformátoru, tedy v čase, kdy je na horní vstupní svorce kladné napětí oproti spodní vstupní svorce. V dalším časovém okamžiku, kdy horní svorka je záporná vzhledem ke svorce spodní je dioda D v závěrném stavu, neteče jí proud a teoreticky vliv obvodu neovlivňuje. Lze tedy k ní paralelně připojit další jednocestný usměrňovač podle obr. 2.10, který je ovšem svojí diodou D2 orientován tak, aby tuto zápornou půlperiodu sekundárního napětí mohl zpracovat. Je nutno si uvědomit, že pro druhý jednocestný usměrňovač, skládající se z diody D2 a kondenzátoru C2 je zdrojem napětí nikoliv pouze sekundární vinutí transformátoru, ale napětí tohoto vinutí (při polaritě + dole) a napětí na kondenzátoru CN1!