двойной удвоитель напряжения

8

Удвоители напряжения, подобные тем, которые близки к одной ступени множителей Кокрофта-Уолтона, хорошо известны. Они позволяют удвоить напряжение на входе переменного тока и могут быть полезны, например, на выходе трансформатора. Конечно, цена заключается в том, что выходной ток составляет половину входного тока. Мой вопрос: есть ли схема (надеюсь, аналогичная и пассивная), а не трансформатор, которая выполняет двойную задачу: вводить переменный ток и выводить переменный (или даже постоянный ток) с половиной входного напряжения и в два раза больше входной ток.

INSIGHT: достаточно было бы найти способ заряжать 2 конденсатора последовательно и разряжать их параллельно.

MikeTeX
источник
1
То, что вы просите, - это не двойная схема Уолтона. Он (CW) принимает напряжение переменного тока и производит напряжение постоянного тока.
Энди ака
Спасибо. Я редактировал вопрос.
MikeTeX
Чувство инстинкта таково: не без активных устройств (транзисторов, переключателей FET и т. Д.). Диоды включаются выше определенного напряжения: вам нужно что-то, что выключается выше определенного напряжения. Не существует, поэтому возьмите активное устройство и включите или выключите его. Тогда это какая-то форма конвертера доллара ...
Брайан Драммонд,
@BrianDrummond Вы правы, нужен активный компонент. Но это не сделало бы это ошибкой (нет индуктора), это сделало бы его больше похожим на зарядный насос.
Дим
Можно сделать усилитель без использования полупроводника, но это не очень желательно. В чем проблема с трансформатором?
Энди ака

Ответы:

13

Вы можете построить такую ​​схему, но для этого требуется активное устройство. Вы не можете сделать это только с помощью диодов и конденсаторов. Вот одно деление на восемь, которое принимает сеть переменного тока в качестве входа и выхода постоянного тока. Эффективность около 4% составляет около 85%. Его можно улучшить несколькими способами, но на самом деле все довольно просто:

введите описание изображения здесь

R10 - это нагрузка. В этом примере он потребляет около 4 Вт со входом 220 В переменного тока (выходное напряжение составляет около 32 В). Вы не можете рисовать намного больше без резкого снижения эффективности.

Вот как это работает: когда синус на входном переменном токе положительный, PMOS блокируется, и восемь последовательно соединенных конденсаторов заряжаются через верхний диод D30 и все разряды (PMEG6030) последовательно (остальные диоды не являются проводящими). Таким образом, каждый конденсатор заряжается на VIN / 8. Когда синус отрицательный, D30 перестает проводить, но PMOS проводит. Это делает все MMDB3004 проводящими, и все восемь конденсаторов становятся параллельными. Затем заряд передается на выходной конденсатор C4.

На самом деле это работает точно так же, как зарядный насос. Вы можете разделить на то, что вы хотите вместо восьми, отрегулировав количество конденсаторов и диодов. Конечно, эффективность будет затронута, если их будет слишком много.

Эта схема работает на полуволнах (одна половина для зарядки, одна половина для разряда). Можно было бы заставить его работать на полную волну, но это стало бы намного сложнее.

Также обратите внимание, что выбор компонентов имеет решающее значение. Все диоды, кроме последовательных шотки, должны выдерживать сетевое напряжение. Шотки и конденсаторы должны выдерживать максимальное выходное напряжение (входное напряжение делится на восемь). PMOS должен выдерживать сетевое напряжение и иметь относительно низкое значение RDSon, в противном случае эффективность сильно падает. R1 должен быть рассчитан на напряжение сети.

Наконец, с точки зрения безопасности, я бы не рекомендовал эту схему, так как здесь нет изоляции. Кроме того, размер каждого компонента делает его не более компактным, чем маленький трансформатор. Вероятно, не дешевле, учитывая количество требуемых компонентов (при делении на высокое соотношение) и требуемый mosfet (хотя можно было бы изменить всю схему и использовать более дешевый N-канальный выбор). В общем, эта схема определенно не лучший выбор, на самом деле.

тусклый
источник
Спасибо за этот подробный ответ. Фактически, на выходе трансформатора может быть выгодно использовать одну ступень схемы, скажем, для снижения напряжения от 60 до 30 В и удвоения входного тока. Тем не менее, я все еще удивлен, что нет ничего похожего на двойной множитель CW, который заряжает конденсаторы последовательно и разряжает их параллельно без активных устройств.
MikeTeX
Фактически, двойной множитель - это схема, которую я показал. И только «случайно», что умножающая версия (по сравнению с делительной версией) не нуждается в активных устройствах и может быть сделана только с диодами и конденсаторами. Причина этого была дана Брайаном Драммодом. В любом случае, в упомянутом приложении (от 60 до 30 В) эта схема действительно имеет больше смысла, если вам не требуется большой ток на выходе.
Дим
1

Может быть, с использованием двойного конденсатора? Что-то вроде этого:

введите описание изображения здесь

Концептуально, в то время как конденсатор в удвоителе напряжения поддерживает напряжение на узле, который никогда не падает до нуля, в этой схеме индуктивность накапливает энергию и поддерживает ток в одной ветви, который никогда не падает до нуля.

введите описание изображения здесь

Средний ток на L1 в этой картине 1,5 раза ID1 (средний ток на D1 1,6 А), но если мы уменьшим пульсации, выпрямленный ток будет около 3,2 А, таким образом IL1=3.2A=2ID1¯,
Вопрос в том, как мы можем уменьшить пульсации?

Ngspice дают мне похожие результаты.

Антонио
источник
1
Куда вы кладете груз?
MikeTeX
Хорошее мышление, @Antonio. Я пытался придумать что-то похожее, путешествуя сегодня. Я всегда думаю, что Cs и Ls являются комплиментарными, как и некоторые их Vs и Is. Удвоитель непрерывного напряжения имеет тенденцию давать постоянное выходное напряжение. Будет ли это иметь тенденцию давать постоянный выходной ток?
Транзистор
@MikeTeX, в серии с центральной L.
Антонио
4
Поскольку мы меняем местами L & C, I и V, нам, вероятно, нужно ездить с источником переменного тока вместо источника напряжения.
Транзистор
1
Антонио, пожалуйста, внесите свой вклад в ваш опыт, иначе вы не увидите ничего реального.
MikeTeX