چگونه فرآیند تولید ولتاژ بالا از ولتاژ پایین با استفاده از خازنهای برق و دیودها صورت می‌گیرد

از ولتاژ پایین به ولتاژ بالا با استفاده از خازنه‌ها و دیودها معمولاً شامل ساختار مداری خاصی مانند مدار مستطیلی‌ساز دوگانه است. در اینجا فرآیند اساسی آورده شده است:

مقدمه بر عناصر مدار

خازن

خازن یک جزء الکترونیکی است که می‌تواند بار الکتریکی را ذخیره کند. در این فرآیند، خازن عمدتاً نقش ذخیره و آزادسازی بار را ایفا می‌کند.

ظرفیت خازن تعیین می‌کند که چقدر بار می‌تواند ذخیره کند. به طور کلی، هرچه مقدار ظرفیت بزرگتر باشد، بیشتر بار می‌تواند ذخیره شود.

دیود

دیود یک جزء الکترونیکی با رسانایی یک‌طرفه است. در این فرآیند، دیود عمدتاً برای کنترل جهت جریان استفاده می‌شود تا بار بتواند به طور خاص جریان یابد.

افت ولتاژ رسانایی جلوی دیود کوچک است و تقریباً هیچ جریانی اجازه نمی‌دهد از طریق قطع عقب عبور کند.

اصول عملکرد مدار مستطیلی‌ساز دوگانه

مستطیلی‌ساز دوگانه نیم‌پریودی

سیگنال AC ولتاژ پایین ورودی، زمانی که سیگنال AC در نیمه‌دور مثبت است، دیود روشن می‌شود و خازن شارژ می‌شود تا ولتاژ دو سمت خازن به نزدیکی قله ولتاژ ورودی برسد.

وقتی سیگنال AC به نیمه‌دور منفی می‌رسد، دیود قطع می‌شود و ولتاژ ورودی و ولتاژ شارژ شده روی خازن به صورت سری متصل می‌شوند و به صورت مشترک بر بار اثر می‌گذارند، بنابراین ولتاژ خروجی بر باری که بیشتر از قله ولتاژ ورودی است، به دست می‌آید.

مستطیلی‌ساز دوگانه کامل‌پریودی

مدار مستطیلی‌ساز دوگانه کامل‌پریودی از دو دیود و دو خازن استفاده می‌کند. سیگنال AC ولتاژ پایین ورودی، در نیمه‌دور مثبت یک دیود روشن می‌شود و یک خازن شارژ می‌شود؛ در نیمه‌دور منفی دیود دیگر روشن می‌شود و خازن دیگر شارژ می‌شود.

سپس ولتاژهای دو خازن به صورت سری متصل می‌شوند و بر بار اثر می‌گذارند، که منجر به ولتاژ خروجی بیشتری بر بار می‌شود.

عوامل کلیدی در فرآیند

انتخاب ظرفیت

مقدار ظرفیت خازن باید بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی، اندازه جریان بار و عوامل دیگر انتخاب شود. اگر مقدار ظرفیت خیلی کم باشد، ممکن است نتواند بار کافی را ذخیره کند و منجر به ناپایداری ولتاژ خروجی شود؛ اگر مقدار ظرفیت خیلی زیاد باشد، ممکن است هزینه و حجم مدار را افزایش دهد.

پارامترهای دیود

پارامترهای افت ولتاژ روشن شدن دیود و تحمل ولتاژ عقب همچنین باید بر اساس نیازهای ولتاژ ورودی و خروجی انتخاب شوند. اگر افت ولتاژ دیود زیاد باشد، دامنه ولتاژ خروجی کاهش می‌یابد. اگر تحمل ولتاژ عقب دیود کافی نباشد، ممکن است دیود تخریب شود و منجر به خرابی مدار شود.

اثر بار

اندازه بار تأثیری بر پایداری ولتاژ خروجی دارد. اگر جریان بار خیلی زیاد باشد، موجب خالی شدن سریع‌تر خازن و کاهش ولتاژ خروجی می‌شود. بنابراین، در طراحی مدار باید پارامترهای مناسب خازن و دیود را بر اساس نیازهای بار انتخاب کرد تا پایداری ولتاژ خروجی تضمین شود.