Įtampos daugintuvas

Įtampos daugintuvas – diodų ir kondensatorių tinklas, verčiantis kintamąją srovę padidintos (neretai keturgubos) įtampos išlyginta išėjimo srove. Įtampos daugintuvai taikomi labai plačiai, pradedant keliolikas ar keliasdešimta voltų teikiančiais mikroskopiniais mikroschemų komponentais ir baigiant daugelio metrų aukščio bokštais dirbtiniams žaibams gauti.

1937 m. atomo fizikoje naudotas itin aukštų įtampų daugintuvas

Greinacherio grandinė

Paprasčiausias įtampos daugintuvas yra Greinacherio grandinė, pasiūlyta šveicarų fiziko Henricho Greinacherio:

Grandinė dirba dviem taktais. Neigiamame kintamosios srovės pusperiodyje kondensatorius C1 įkraunamas iki maitinimo šaltini įtampos per diodą D1. Po jo sekančiame teigiamame kintamosios srovės pusperiodyje per diodą D2 kondensatoriui C2 tenka įtampa, lygi maitinimo šaltinio ir prieš tai įkrauto kondensatoriaus C1 įtampų sumai. Taigi C2 įkraunamas iki įtampos, dvigubai didesnės už maitinimo šaltinio įtampą.

Viljardo kaskada

Populiariausias įtampos daugintuvo tipas yra įtampą keturgubinanti Vilardo kaskada, kurios veikimo ciklas susideda iš keturių žingsnių:

1. Neigiamo pusperiodžio metu kondensatorius C1 per diodą D1 įsikrauna iki -Us įtampos (tarkim, 100 V).
2. Sekančio teigiamo pusperiodžio metu diodas D1 yra uždarytas, tačiau atidarytas diodas D2, per kurį kondensatoriui C2 tenka įtampa, lygi prieš tai įkrauto kondensatoriaus C1 ir maitinimo įtampos Us sumai. Taigi kondensatorius C2 įsikrauna iki du kartus didesnės (2 Us) įtampos, nei tiekiamos maitinimo šaltinio (tarkim, 200 V).
3. Toliau sekančio neigiamo pusperiodžio metu kondensatorius C3 per diodą D3 įkraunamas iki 2 Us (tarkim, 200 V).
4. Sekančio teigiamo pusperiodžio metu kondensatorius C4 irgi įkraunamas iki 2 Us (tarkim, 200 V). Daugintuvo išėjimo įtampa lygi kondensatorių C2 ir C4 sumai, taigi ji pakyla iki 4 Us (mūsų pavyzdyje 400 V).

Vilardo kaskada susideda iš dviejų grandžių, C1-D1-D2-C2 ir C3-D3-D4-C4. Daugintuvas gali turėti ir daugiau grandžių, kurių kiekviena išėjimo įtampą padvigubina.

Šis veikimo principo aiškinimas perteikia esmę, tačiau yra supaprastintas. Iš tiesų išėjimo įtampa laikui bėgant kyla palaipsniui ir pasiekia keturgubą reikšmę po daugiau nei keturių pusperiodžių.

Įtampos daugintuvų privalumai

• Transformatorius paprastai daug brangesnis už šioje schemoje jį pakeičiančius kondensatorius ir diodus.
• Nors visa schema gali generuoti ir itin aukštas įtampas, gretimų kaskadų įtampa skiriasi tik dvigubai, todėl detales palyginus lengva izoliuoti.
• Panašiai kaip ir nuo transformatoriaus atšakų, nuo tarpinių grandžių galima nuimti ir mažesnes už galutinę įtampas, jei tokios reikalingos.

Nuorodos

• Kita transformatoriaus neturinti schema aukštoms įtampoms gauti yra .
• Jei įtampos dauginti nereikia, naudojamas klasikinis elektros srovės lygintuvas.
• Įvairios įtampos daugintuvų schemos (anglų k)
• Atomo fizikoje naudojamų daugintuvų aprašymai (anglų k) 2013-01-20 iš Wayback Machine projekto.