Welches ist der Prozess zur Erzeugung von Hochspannung aus Niederspannung mithilfe von Kondensatoren und Dioden?

Der Prozess der Erzeugung von Hochspannung aus Niederspannung mit Hilfe von Kondensatoren und Dioden beinhaltet in der Regel eine spezifische Schaltung, wie zum Beispiel eine Spannungsverdopplungs-Gleichrichterschaltung. Hier ist der grundlegende Ablauf:

Einführung der Schaltungselemente

Kondensator

Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauteil, das elektrische Ladung speichern kann. In diesem Prozess spielt der Kondensator hauptsächlich die Rolle des Speicherns und Freigebens von Ladung.

Die Kapazität eines Kondensators bestimmt, wie viel Ladung er speichern kann. Im Allgemeinen gilt: Je größer der Kapazitätswert, desto mehr Ladung kann gespeichert werden.

Diode

Eine Diode ist ein elektronisches Bauteil mit einseitiger Leitfähigkeit. In diesem Prozess wird die Diode hauptsächlich verwendet, um die Richtung des Stromes zu steuern, sodass die Ladung einem bestimmten Pfad folgen kann.

Die Spannungsabfall beim Vorwärtsdurchgang der Diode ist gering, während im Rückwärtsblock fast kein Strom fließen darf.

Funktionsprinzip der Spannungsverdopplungs-Gleichrichterschaltung

Halbwellen-Spannungsverdoppler

Beim Eingang eines Niederspannungs-Wechselstromsignals wird, wenn das Wechselstromsignal in der positiven Halbwelle liegt, die Diode eingeschaltet und der Kondensator aufgeladen, sodass die Spannung an den Enden des Kondensators nahe am Spitzenwert der Eingangsspannung liegt.

Wenn das Wechselstromsignal in die negative Halbwelle wechselt, wird die Diode abgeschaltet, und die Eingangsspannung und die auf dem Kondensator geladene Spannung werden in Reihe geschaltet, um gemeinsam auf die Last zu wirken, wodurch eine Ausgangsspannung an der Last entsteht, die höher als der Spitzenwert der Eingangsspannung ist.

Ganze-Wellen-Spannungsverdoppler

Eine Ganzwellen-Spannungsverdopplungs-Gleichrichterschaltung verwendet zwei Dioden und zwei Kondensatoren. Beim Eingang eines Niederspannungs-Wechselstromsignals wird in der positiven Halbwelle eine Diode eingeschaltet und ein Kondensator aufgeladen; in der negativen Halbwelle wird eine andere Diode eingeschaltet und der andere Kondensator aufgeladen.

Die Spannungen auf den beiden Kondensatoren werden dann in Reihe geschaltet, um auf die Last zu wirken, was zu einer höheren Ausgangsspannung an der Last führt.

Wichtige Faktoren im Prozess

Auswahl der Kapazität

Der Kapazitätswert des Kondensators muss gemäß der Frequenz der Eingangsspannung, der Größe des Laststroms und anderen Faktoren ausgewählt werden. Wenn der Kapazitätswert zu klein ist, kann möglicherweise nicht genug Ladung gespeichert werden, was zu einer instabilen Ausgangsspannung führen kann; wenn der Kapazitätswert zu groß ist, kann dies die Kosten und das Volumen der Schaltung erhöhen.

Diodenparameter

Die Parameter des Vorwärtsdurchgangsspannungsabfalls und der Rückwärtsblockspannung der Diode müssen ebenfalls gemäß den Anforderungen der Eingangs- und Ausgangsspannung ausgewählt werden. Wenn der Spannungsabfall der Diode groß ist, wird die Amplitude der Ausgangsspannung reduziert. Wenn die Rückwärtsblockspannung der Diode unzureichend ist, kann sie durchschlagen, was zu einem Schaltkreisversagen führen kann.

Lasteffekt

Die Größe der Last beeinflusst die Stabilität der Ausgangsspannung. Wenn der Laststrom zu groß ist, führt dies dazu, dass der Kondensator schneller entladen wird und die Ausgangsspannung sinkt. Daher ist es bei der Schaltungsentwicklung notwendig, die geeigneten Kondensator- und Diodenparameter gemäß den Anforderungen der Last auszuwählen, um die Stabilität der Ausgangsspannung sicherzustellen.