Násobiče napětí a zdroje vysokého napětí

Tato dvě napětí jsou souhlasně polarizovaná a jejich hodnoty se sčítají:

Kondenzátor CN2 se tedy nabíjí na toto napětí 2 . Uo (při zanedbání úbytku napětí na D2). Během třetí půlperiody výstupního napětí transformátoru (vstupního napětí usměrňovače) je opět na horní svorce kladný potenciál vzhledem ke svorce záporné. Pokud předpokládáme, že kondenzátor CN1 se (teoreticky) nevybil, není důvodu, proč by byl dobíjen proudem přes diodu D1 t.j. dioda D1 je zavřená (její pracovní bod je v počátku souřadnic, nebo v závěrné oblasti). Dioda druhého jednocestného usměrňovače D2 také uzavřena, protože pro kladnou půlperiodu je polarizována v závěru. Jsou tedy předpoklady pro to, aby vedla dioda D3 třetího jednocestného usměrňovače.

Zdrojem, který napájí napětím třetí jednocestný usměrňovač je podle obr.2.11 sériové zapojení vstupního napětí usměrňovače (výstupního napětí transformátoru) a napětí 2 . Uo na kondenzátoru CN2, t.j. napětí o maximální velikosti 3 . Uo. Sledujeme-li však cestu nabíjecího proudu třetího jednocestného usměrňovače, zjistíme, že v této cestě leží navíc kromě kondenzátoru CN3 také kondenzátor CN1. Tento kondenzátor je dobíjen na napětí Uo, takže ze zdrojového napětí 3 . Uo zbývá na kondenzátor CN3 pouze napětí o velikosti 2 . Uo.

Během čtvrté půlperiody vstupního střídavého napětí se situace obdobně opakuje pro čtvrtý jednocestný usměrňovač, tvořený diodou D4 a kondenzátorem CN4, obr.2.12. Během této doby předpokládáme kladný potenciál na spodní vstupní svorce a záporný na horní vstupní svorce. Pro nabíjecí proud kondenzátoru CN4 platí II. Kirchhoffův zákon :

Obecně tedy platí, že všechny kondenzátory CN se nabíjí na napětí 2 . Uo (kromě CN1) i při dalším řazení dalších stupňů.

Z toho plyne obecný závěr pro násobič napětí:

- na spodních kondenzátorech jsou liché násobky napětí Uo

- na horních kondenzátorech jsou sudé násobky napětí Uo.

Na základě předcházejících úvah dimenzujeme všechny užité diody na závěrné napětí UR > 2 . Uo a propustný proud zátěže IF = I. Kapacitu jednotlivých kondenzátorů volíme podle empirického vztahu:

CN > 2 . n . (n + 2) . I / (Uo . f) [F; A, V, Hz],

kde:

- n je počet stupňů násobiče, ze kterých je odebírán proud

- I je střední hodnota proudu do zátěže v [A]

- Uo je střední hodnota napětí základního stupně ve [V]

- f je kmitočet napětí uvst obvykle 50 [Hz].

Napěťově dimenzujeme kondenzátory na napětí Uc > 2 . Uo (včetně prvního pro jednotnost).

Kaskádní dvoucestný násobič z Graetzových můstků

Stejně jako v předcházející kapitole byly kaskádně řazeny zdvojovače napětí, lze kaskádně řadit i můstkové usměrňovače, obr. 2.13. V tomto zapojení se postupně nabíjí nabíjecí kondenzátory CN1,CN2,...CNn, zapojené v diagonálách jednotlivých diodových můstků. Jakmile je např. kondenzátor CN1 nabit, není důvodu (pokud z něj pro jednoduchost není náboj odebírán vybíjecím proudem) aby tekl proud diodami D1 - D4 (první můstek zleva).