Jak wygląda proces generowania wysokiego napięcia z niskiego napięcia przy użyciu kondensatorów i diod?

Proces generowania wysokiego napięcia z niskiego napięcia przy użyciu kondensatorów i diod zazwyczaj obejmuje pewną specyficzną strukturę obwodu, taką jak obwód prostowniczy podwójnego napięcia. Oto podstawowy proces:

Wprowadzenie do elementów obwodowych

Kondensator

Kondensator to element elektroniczny, który może przechowywać ładunek elektryczny. W tym procesie kondensator głównie pełni rolę magazynowania i wydzielania ładunku.

Pojemność kondensatora określa, ile ładunku może on przechować. Im większa wartość pojemności, tym więcej ładunku można przechować.

Dioda

Dioda to element elektroniczny o jednokierunkowej przewodliwości. W tym procesie dioda jest głównie używana do kontroli kierunku prądu, aby ładunek mógł płynąć według określonej ścieżki.

Spadek napięcia w przód diody jest mały, a prawie żaden prąd nie może przepłynąć przez nią w odwrotnym kierunku.

Zasada działania obwodu prostowniczego podwójnego napięcia

Prostownik półfalowy podwójnego napięcia

Niskonapięciowy sygnał AC wejściowy, gdy sygnał AC jest w połowie dodatniej, dioda jest włączona, ładowany jest kondensator, dzięki czemu napięcie na obu końcach kondensatora zbliża się do szczytu napięcia wejściowego.

Gdy sygnał AC wchodzi w połowę ujemną, dioda jest zrywana, a napięcie wejściowe i naładowane napięcie na kondensatorze są połączone szeregowo, działając razem na obciążenie, co daje napięcie wyjściowe na obciążeniu wyższe niż szczytowe napięcie wejściowe.

Pełnofalowy prostownik podwójnego napięcia

Obwód pełnofalowego prostownika podwójnego napięcia używa dwóch diod i dwóch kondensatorów. Wejściowy niskonapięciowy sygnał AC, w połowie dodatniej, jedna dioda jest włączona, ładowany jest jeden kondensator; w połowie ujemnej, druga dioda jest włączona, ładowany jest drugi kondensator.

Napięcia na dwóch kondensatorach są następnie połączone szeregowo, działając na obciążenie, co daje wyższe napięcie wyjściowe na obciążeniu.

Kluczowe czynniki w procesie

Wybór pojemności

Wartość pojemności kondensatora musi być dobrana w zależności od częstotliwości napięcia wejściowego, wielkości prądu obciążenia i innych czynników. Jeśli wartość pojemności jest zbyt mała, może nie być w stanie przechować wystarczającej ilości ładunku, co prowadzi do niestabilnego napięcia wyjściowego; jeśli wartość pojemności jest zbyt duża, może zwiększyć koszt i objętość obwodu.

Parametry diody

Parametry spadku napięcia w przód diody i napięcia przeciwprzepustowego również muszą być dobrane w zależności od wymagań napięcia wejściowego i wyjściowego. Jeśli spadek napięcia diody jest duży, amplituda napięcia wyjściowego zostanie zmniejszona. Jeśli oporność na napięcie przeciwprzepustowe diody jest niewystarczająca, może dojść do jej przebicia, co skutkuje awarią obwodu.

Efekt obciążenia

Rozmiar obciążenia wpływa na stabilność napięcia wyjściowego. Jeśli prąd obciążenia jest zbyt duży, powoduje szybsze rozładowanie kondensatora i spadek napięcia wyjściowego. Dlatego, projektując obwód, należy wybrać odpowiednie parametry kondensatora i diody zgodnie z wymaganiami obciążenia, aby zapewnić stabilność napięcia wyjściowego.