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

فرآیند تولید ولتاژ بالا از ولتاژ پایین با استفاده از خازنه‌ها و دیودها معمولاً شامل ساختار مداری خاصی مانند مدار مستطیل‌سازی مضاعف است. در ادامه فرآیند اساسی آمده است:

معرفی عناصر مدار

خازنه

خازنه یک قطعه الکترونیکی است که می‌تواند بار الکتریکی را ذخیره کند. در این فرآیند، خازنه به طور اصلی نقش ذخیره و آزادسازی بار را ایفا می‌کند.

ظرفیت خازنه تعیین می‌کند که چقدر بار می‌تواند ذخیره شود. به طور کلی، هرچه مقدار ظرفیت بیشتر باشد، بیشتر بار ذخیره می‌شود.

دیود

دیود یک قطعه الکترونیکی با رسانایی یک‌طرفه است. در این فرآیند، دیود به طور اصلی برای کنترل جهت جریان استفاده می‌شود، به طوری که بار می‌تواند به طبق مسیر مشخصی جریان یابد.

افت ولتاژ رسانایی جلوی دیود کوچک است و تقریباً هیچ جریانی اجازه عبور از حالت قطع معکوس نمی‌دهد.

اصول عملکرد مدار مستطیل‌سازی مضاعف

مستطیل‌سازی نیمه‌پریودی مضاعف

سیگنال AC ولتاژ پایین ورودی، وقتی سیگنال AC در نیمه‌پریود مثبت است، دیود روشن می‌شود و خازنه شارژ می‌شود، به طوری که ولتاژ دو سر خازنه به حدود پیک ولتاژ ورودی می‌رسد.

وقتی سیگنال AC وارد نیمه‌پریود منفی می‌شود، دیود قطع می‌شود و ولتاژ ورودی و ولتاژ شارژ شده خازنه به صورت سری به هم متصل می‌شوند و به صورت مشترک بر بار تأثیر می‌گذارند، بنابراین ولتاژ خروجی بر بار به دست می‌آید که بیشتر از پیک ولتاژ ورودی است.

مستطیل‌سازی تمام‌پریودی مضاعف

مدار مستطیل‌سازی تمام‌پریودی مضاعف از دو دیود و دو خازنه استفاده می‌کند. سیگنال AC ولتاژ پایین ورودی، در نیمه‌پریود مثبت، یک دیود روشن می‌شود و یک خازنه شارژ می‌شود؛ در نیمه‌پریود منفی، دیود دیگر روشن می‌شود و خازنه دیگر شارژ می‌شود.

سپس ولتاژ دو خازنه به صورت سری به هم متصل می‌شوند و بر بار تأثیر می‌گذارند، که منجر به ولتاژ خروجی بیشتر بر بار می‌شود.

عوامل کلیدی در فرآیند

انتخاب ظرفیت

مقدار ظرفیت خازنه 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 که باعث ناپایداری ولتاژ خروجی می‌شود؛ اگر مقدار ظرفیت خیلی زیاد باشد، ممکن است هزینه و حجم مدار را افزایش دهد.

پارامترهای دیود

پارامترهای افت ولتاژ جلوی دیود و ولتاژ تحمل معکوس نیز باید بر اساس نیازهای ولتاژ ورودی و خروجی انتخاب شوند. اگر افت ولتاژ دیود زیاد باشد، دامنه ولتاژ خروجی کاهش می‌یابد. اگر مقاومت ولتاژ معکوس 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، خازنه سریع‌تر تخلیه می‌شود و ولتاژ خروجی کاهش می‌یابد. بنابراین، در طراحی مدار، باید پارامترهای مناسب خازنه و دیود بر اساس نیازهای بار انتخاب شوند تا پایداری ولتاژ خروجی تضمین شود.