Was ist die Funktion eines Transformatoren in einem Spannungsverdopplungsschaltkreis?

Rolle von Transformatoren in Spannungsmultiplikator-Schaltungen

Transformatoren spielen eine entscheidende Rolle in Spannungsmultiplikator-Schaltungen, können aber alleine keine Spannungsmultiplikation erreichen. Spannungsmultiplikator-Schaltungen kombinieren in der Regel Transformatoren mit Gleichrichterelementen (wie Dioden und Kondensatoren), um eine Verdopplung oder Verdreifachung der Spannung zu erzielen. Hier ist eine Erklärung der Rolle der Transformatoren in Spannungsmultiplikator-Schaltungen und wie die Verwendung von zwei Transformatoren die Ausgangsspannung erhöhen kann.

1. Grundlegende Rolle der Transformatoren

Spannungserhöhung/ -verringerung: Transformatoren können die Eingangsspannung erhöhen oder verringern. Durch die Auswahl eines geeigneten Wicklungsverhältnisses (das Verhältnis der Anzahl der Wicklungen des Primär- zur Sekundärwicklung) kann die gewünschte Spannungsumwandlung erreicht werden.

Isolierung: Transformatoren bieten auch elektrische Isolierung, verhindern direkte elektrische Verbindung zwischen den Eingangs- und Ausgangsschaltungen und erhöhen damit Sicherheit und Zuverlässigkeit.

2. Grundprinzip von Spannungsmultiplikator-Schaltungen

Spannungsmultiplikator-Schaltungen verwenden mehrere Stufen der Gleichrichtung und Filterung, um eine Spannungsmultiplikation zu erreichen. Gemeinsame Arten von Spannungsmultiplikator-Schaltungen sind:

Halbwellen-Spannungsverdoppler:

Verwendet eine Diode und einen Kondensator, um die Spannung während jeder Halbwelle zu verdoppeln.

Die Ausgangsspannung beträgt etwa das Doppelte der Spitzen-Eingangsspannung.

Vollwellen-Spannungsverdoppler:

Verwendet mehrere Dioden und Kondensatoren, um die Spannung während jeder vollen Welle zu verdoppeln.

Die Ausgangsspannung beträgt etwa das Doppelte der Spitzen-Eingangsspannung.

3. Verwendung von zwei Transformatoren zur Erhöhung der Ausgangsspannung

Während ein einzelner Transformer die Spannung erhöhen kann, können folgende Methoden in Betracht gezogen werden, um noch höhere Ausgangsspannungen zu erreichen:

Methode Eins: Serielle Verbindung von Transformatoren

Prinzip: Die serielle Verbindung der Sekundärwindungen zweier Transformatoren kann die Ausgangsspannung verdoppeln.

Verbindungsmethode:

Verbinde den positiven Pol der Sekundärwicklung des ersten Transformers mit dem negativen Pol der Sekundärwicklung des zweiten Transformers.

Die Ausgangsspannung ist die Summe der Spannungen der Sekundärwindungen beider Transformatoren.

Methode Zwei: Kaskadierte Spannungsmultiplikator-Schaltungen

Prinzip: Das Hinzufügen mehrerer Stufen von Spannungsmultiplikator-Schaltungen an den Ausgang eines Transformers kann die Ausgangsspannung weiter erhöhen.

Verbindungsmethode:

Verwende in der ersten Stufe einen Transformer und eine Spannungsmultiplikator-Schaltung, um die Spannung zu verdoppeln.

Verwende in der zweiten Stufe einen weiteren Transformer und eine Spannungsmultiplikator-Schaltung, um die Spannung erneut zu verdoppeln.

Beispiel

Angenommen, eine Eingangsspannung von 120V Effektivwert, und wir möchten die Ausgangsspannung durch die Verwendung von zwei Transformatoren und Spannungsmultiplikator-Schaltungen erhöhen:

Erste Stufe:

Verwende einen Transformer, um die Eingangsspannung von 120V auf 240V zu erhöhen.

Verwende einen Vollwellen-Spannungsverdoppler, um die 240V Spitzen-Spannung (ca. 339V) auf 678V zu verdoppeln.

Zweite Stufe:

Verwende einen weiteren Transformer, um die 678V auf 1356V zu erhöhen.

Verwende einen weiteren Vollwellen-Spannungsverdoppler, um die 1356V Spitzen-Spannung (ca. 1916V) auf 3832V zu verdoppeln.

Zusammenfassung

Rolle der Transformatoren: Transformatoren in Spannungsmultiplikator-Schaltungen werden hauptsächlich für Spannungserhöhung oder -verringerung und zur Bereitstellung elektrischer Isolation verwendet.

Erhöhung der Ausgangsspannung: Höhere Ausgangsspannungen können durch die serielle Verbindung von Transformatoren oder durch die Kaskadierung von Spannungsmultiplikator-Schaltungen erreicht werden.

Die Verwendung von zwei Transformatoren und Spannungsmultiplikator-Schaltungen kann die Ausgangsspannung erheblich erhöhen, erhöht jedoch auch die Komplexität und Kosten der Schaltung. Es ist außerdem wichtig sicherzustellen, dass alle Bauteile hohe Spannungen aushalten können, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Schaltung zu gewährleisten.