Если вам нужно высокое напряжение, умножитель напряжения — один из самых простых способов получить высокое напряжение.Умножитель напряжения — это особый тип схемы выпрямителя, который может преобразовывать переменное напряжение в более высокое постоянное напряжение.Они были изобретены Генрихом Грейнахером в 1919 году и использовались при разработке ускорителей частиц, которые осуществили первый искусственный ядерный разложение, поэтому вы знаете, что они важны.
Теоретически выходной сигнал умножителя представляет собой целое число, кратное пиковому входному напряжению переменного тока.Хотя они могут работать при любом входном напряжении, основное назначение умножителя напряжения — при очень высоких напряжениях, измеряемых десятками тысяч или даже миллионами вольт.На порядок, нужно.Их преимущество состоит в том, что они относительно просты в изготовлении и дешевле, чем эквивалентные высоковольтные трансформаторы той же выходной мощности.Если вашей сумасшедшей науке нужна искра, возможно, умножитель напряжения сможет ее вам обеспечить.
Для работы схемы умножителя требуется питание переменного тока.Для простоты предположим, что одна сторона источника питания заземлена и поддерживается под нулевым потенциалом, а другая сторона переключается между положительным и отрицательным U (в примере 100 В).Это то, что произошло:
Как мы видели, мы получим напряжение 400 В между землей и выходом (точки a и b на последнем рисунке), что фактически увеличит напряжение питания в четыре раза.
Это идеализированное объяснение.Как нетрудно догадаться, реальность всегда сложнее.Например, конденсаторы заряжаются не сразу, поэтому они не достигнут полного напряжения, пока не пройдет несколько циклов, в зависимости от зарядного тока, который может обеспечить источник питания.
Множитель, который мы только что обсуждали, состоит из двух этапов.Каждый каскад состоит из двух конденсаторов и двух диодов, каждый из которых увеличивает в два раза напряжение источника питания, так, например, выходное напряжение пятикаскадного умножителя будет в десять раз превышать входное напряжение.Обратите внимание, что каждый компонент в схеме может видеть максимум вдвое большее пиковое входное напряжение, обеспечиваемое источником питания, поэтому вы можете использовать низковольтные компоненты и несколько каскадов, чтобы получить очень высокое выходное напряжение.
Однако согласно этой формуле, пока к цепи подключена нагрузка, выходное напряжение будет падать.Здесь мы видим, что нам нужны высокая частота и большая емкость, чтобы минимизировать падение напряжения, и это падение увеличивается с увеличением тока, а также очень быстро с увеличением количества каскадов.Фактически, поскольку оно зависит от куба числа ступеней, падение напряжения 10-ступенчатой
множитель в 1000 раз больше, чем у одноступенчатого множителя.
Другая ситуация, которая возникает при наличии очень высокого напряжения, — это коронный разряд, который возникает, когда напряженность электрического поля вокруг проводника достаточно высока.Корона действует как нежелательная нагрузка на умножитель, тем самым снижая выходную мощность.Один из способов уменьшения коронного разряда — уменьшить кривизну проводника, избегать острых углов, выступающих частей и проводов малого диаметра.Для этого используются клеммы и проводники большого диаметра.Это, конечно, усложняет конструкцию умножителей очень высокого напряжения, но также иллюстрирует их впечатляющий внешний вид, как показано на характерных изображениях.
Самодельный умножитель напряжения, созданный [rmcybernetics] для получения высокого напряжения, является популярным проектом, пока напряжение не настолько велико, что корона легко начинает вызывать проблемы.Помимо источника питания переменного тока (например, неонового трансформатора), вам понадобятся только высоковольтные диоды и конденсаторы.Практическое применение включает рентгеновские аппараты, копировальные аппараты, ионизаторы воздуха и микроволновые печи.Верхний предел спектра — это множитель, используемый для исследования ускорителей частиц, высота которого может достигать нескольких метров и миллионов вольт.
Умножитель высокого давления имеет долгую историю в ускорителях частиц, и за его исследования даже была присуждена Нобелевская премия по физике.Однако с появлением новых технологий, особенно квадрупольных радиочастотных систем, эти великолепные умножители вышли из употребления.Нам их точно будет не хватать, и конечно это не помешает вам построить свои собственные.
Умножитель напряжения с мертвым временем ожидания может стать прекрасным произведением искусства!В качестве источника питания иногда используют перегоревшую лампу КЛЛ.Не забудьте силиконовую проволоку и минеральное масло.
Они подходят для очень высоких напряжений.Большинство диодов (из коробки с деталями) имеют напряжение пробоя 1 кВ или ниже.Поэтому они подключили некоторые последовательно для более высокого напряжения.
Либо можно убрать диоды из старой микроволновки, но вам придется приобрести 11 и более микроволновок.
Если я подключаю диоды последовательно, например 1N4001, на высокое напряжение, то мне приходится подключать параллельно каждому диоду резистор номиналом 1М, чтобы один из них не «убежал» и не взял на себя большую часть напряжения и самовосстановился. уничтожить.
Только когда входная частота составляет 60 циклов или меньше.Для более высоких частот (и более высоких мощностей) требуется еще один высоковольтный быстрый диод.
Не особо нужно.Диоды не отключатся от перенапряжения сразу, они сначала начнут пропускать ток, а если напряжение продолжит расти, войдут в лавинный пробой.Если протекать большой ток (низкое сопротивление источника), рассеяние (высокое напряжение * большой ток) приведет к повреждению диода.
Однако, если общее напряжение не будет равномерно разделено на несколько диодов, соединенных последовательно, диод с самым высоким напряжением на нем начнет пропускать больший ток, чем другие диоды, восстанавливая таким образом баланс напряжений, поскольку ток утечки вызовет напряжение на этом конкретном диоде. Диод падает, а напряжение на других диодах увеличивается.
Конечно, вам необходимо включить некоторый запас прочности;было бы плохо использовать 10 диодов на напряжение 1кВ для блока питания 10кВ;как только один из диодов подвергнется лавинному пробою, напряжение на нем резко упадет, в результате чего напряжение на остальных диодах будет расти до тех пор, пока не произойдет лавинный пробой другого диода, и вскоре все загорится.Для блока питания 10кВ я буду использовать последовательно 14-16 диодов, каждый на номинальное напряжение 1кВ.
Конечно, запас прочности тоже хорош, я выберу >=20%, и, конечно, 50% тоже хорошо.Но «лавинный пробой» не означает, что он ведет себя как разрядник или DIAC.Он ведет себя как Z-диод, фиксируя напряжение.
Диод не самоуничтожится, он начнет работать как стабилитрон и ограничивать свое напряжение, поэтому управление возьмет на себя другой в цепочке.
Стабилитрону на 1000 В для самоуничтожения не требуется большой ток!Номинальное значение диода — это тепло, выделяемое прямым током и прямым падением напряжения.Диод на 1А потребляет 0,7 Вт тепла при полной нагрузке.При выполнении Зенера на 1000 Вольт достигается мощность 0,7 Вт при токе 0,0007 А.Если диод определит стабилитрон с хорошим большим конденсатором параллельно, можно догадаться, что будет дальше.Вы получите фейерверк. 
Джермейн, ток утечки диода обычно составляет порядка 10^-15 А. Пока их конечный ток утечки меньше 10^-14 А, все будет в порядке.
Джермейн, искровой разрядник не является неисправностью.Верхний предел ограничит скорость нарастания напряжения, и диод постепенно начнет проводить некоторый ток.Когда он нагревается, он даже увеличивает напряжение пробоя.Следовательно, конденсатор не может внезапно сбросить свой заряд в диод.
Очень простой и понятный способ объяснить эту схему — посмотреть небольшое видео с изображением правильной лестницы/эскалатора/лифта.К сожалению, я не могу найти ваше видео на YouTube.
Вариант, на мой взгляд, использовался уже давно.Я состою из 2-х смежных лестниц, и все они двигаются вверх и вниз на 20 см до 1/2 метра.Когда один идет вверх, другой падает, и наоборот.Вы можете двигаться вверх (или вниз), переходя от одной лестницы к другой, когда это необходимо.Кто-нибудь знает, как это называется?Юку ссылка?
Были построены некоторые умножители увеличенного размера, начиная примерно с 30 кВ и способные дать хорошую искру в пределах 200 мм.Я обнаружил, что лучший вариант — поставить множитель в трансформаторное масло.Много лет назад я сделал таким образом ионную пушку, используя корпус старой автомобильной стробоскопической лампы.Минус в том, что пусковая установка вынесена недалеко вперед и спусковой крючок находится на расстоянии менее 200 мм от пусковой установки.Первый и последний выстрелы с использованием спускового крючка немного шокируют.
Тем не менее, один из самых крутых вариантов использования — надеть небольшой Z-образный ротор на штифт на конце, поставить устройство в вертикальное положение, включить его и наблюдать, как ротор быстро вращается в той точке, где отрицательные ионы выбрасываются.Затем наблюдал, как пыль из комнаты присасывалась к корпусу.
Когда я был радиолюбителем в молодые годы, подобные схемы назывались мостовыми выпрямителями.Они позволили мне получить напряжение от 900 до 1200 вольт от телевизионного трансформатора, предназначенного для генерации 450-600 вольт.
На самом деле это ближе к полуволновому мосту, чем что-либо еще.Если вы посмотрите статью в Википедии о генераторе Кокрофта-Уолтона, вы обнаружите, что на самом деле вы просматриваете половину полного множителя.При использовании истинного синусоидального привода переменного тока (с пересечением нуля) лучше всего использовать полноволновой вариант.(https://en.wikipedia.org/wiki/File:Full_wave_Cockcroft_Walton_Voltage_multiplier.png)
На самом деле они не обязательно должны управляться синусоидальными волнами;квадраты нижних частот одинаково эффективны (хотя в некоторых случаях немного менее эффективны)
Умножители напряжения когда-то использовались в телевизорах.Умножитель может получить примерно удвоенное пиковое линейное напряжение горизонтального выходного сигнала.Иногда к обратноходовому выходу добавляется другое напряжение для увеличения напряжения второго анода ЭЛТ.Я думаю это для удешевления обратного хода трансформатор.
Интересно, что я всегда называю их множителями Кокрофта-Уолтона.При исследовании детектора космического излучения на основе фотоумножителя для использования в космосе мы столкнулись с проблемой шума, вызванной коронным разрядом напряжением 1000 В+ в вакууме.Решением является 10-ступенчатый умножитель непрерывного сигнала, каждый каскад обеспечивает 100-вольтовый динод для падения напряжения на диноде 10-ступенчатого фотоумножителя.Гнездо ПМ снимается, ХО изготавливается непосредственно на проводе ПМ, а затем вся шебанг покрывается грунтовкой и на трубку заливается силиконовая резина.Все лампы с постоянными магнитами обеспечивают напряжение около 100 В переменного тока и частоту 100 кГц, поэтому требуются конденсаторы CW очень малого размера.Синусоидальный источник питания 100 В переменного тока не принес нам проблем с коронным шумом!Мы вывели первую партию спутников на орбиту Земли.Примерно 12 лет спустя эта спираль, ведущая к Солнцу, прошла мимо Земли, дав нам еще 100 000 000 миль данных!Все три CW продолжают двигаться вперед.Хазза!Хазза!Множитель CW продолжает существовать в космическом пространстве!
Попробуйте объяснить нынешним производителям печатных плат общие условия, такие как поверхностное сопротивление, корона и высокое напряжение… Да, они просто не понимают.
То есть, чем выше частота входной мощности переменного тока, тем лучше?Я хочу знать, что, поскольку микросхемы твердотельных усилителей мощности могут выдерживать очень высокие нагрузки и высокие частоты, для домашних мастеров может быть несложно настроить высокочастотные источники питания переменного тока.
Автомобильный стереоусилитель будет работать очень хорошо.Найдите подходящий импульсный источник питания для его питания, подключите ко входу генератор сигналов, и тогда у вас будет выход на динамик.Подключите обычный трансформатор в качестве усилителя и добавьте свой множитель.Обычные трансформаторы могут обрабатывать звук, но не жадничайте при повышении частоты.Вы получите вихретоковый нагрев и потратите энергию.
В качестве мощного генератора сигналов я всегда использовал старую стереосистему + ноутбук.Имеют встроенную перегрузку, легко контролируют выход, если взорвете канал, есть 1 – 3 запасных, в зависимости от модели.Я с радостью возил все, от светодиодов до динамиков из фольги/ленты, сделанных своими руками.
Российский умножитель напряжения на 5 миллионов вольт - хотелось бы увидеть самому.http://www.dailytech.com/Pictured+Drone+Survives+Flyover+of+russias+Largest+Artificial+Lightning+Generator/article37172.htm
Мой первый HeNe-лазер (в 1960-х годах) использовал в качестве источника питания умножитель напряжения.Запустить лазер проблематично, так как блок питания не обеспечивает достаточный ток.
Это напоминает мне мостовую подстанцию Real Genius и «всегда проверяйте оптику».Рад, что ты можешь делать что-то с тем, что у тебя есть. вместо того, чтобы превратить нас в попкорн.
О, мило, это напоминает мне о моих днях в ABB HVC.Когда я впервые увидел их испытательную лабораторию, моей первой реакцией было: «Боже, у них есть катушки Теслы!».«Интересно» проводить грозовые/разрушающие испытания высоковольтных кабелей (например, кабелей, которые импортируют/экспортируют электроэнергию между странами).
Я увидел фотографии таких мест и подумал: «Как здорово там работать».Так это или что-то еще, что губительно для гигантского насекомого-убийцы?
Очень круто, особенно когда передвигаешь небольшой кабельный барабан (~25 тонн) вручную.Кроме того, разделка кабеля немного интересна.
(Я не могу использовать свои собственные фотографии из-за соглашения о конфиденциальности, поэтому я ограничил общедоступные материалы http://www04.abb.com/global/seitp/seitp202.nsf/e308f3e92d9a8fc5c1257c9f00349c99/ca1a4ac2462c7494c1257960004baa6d/$FILE/cable_47) 94%20 % 20300 точек на дюйм.jpg
Оранжевая вещь на заднем плане - это 'малый барабан' http://www07.abb.com/images/librariesprovider51/jobba-hos-oss/examensarbete_1183x35089f536e3c1f463c09537ff0000433538.jpg?sfvrsn=
«Большой барабан» http://www04.abb.com/global/seitp/seitp202.nsf/0/943ab3f8e3fbab3bc1257c7c00484f5f/$file/Dudgeon+cables.jpg
Отличный пост, надеюсь, одна его часть — это сравнение с зарядным насосом постоянного тока.Очень похоже, но вам не нужны часы с входом переменного тока!Я знаю, знаю, Википедия разместила диаграммы рядом.
Я думаю, это может быть полезно для схем велосипедных генераторов.Обычно ваш генератор имеет номинальное напряжение 6 В переменного тока, но в зависимости от скорости вы можете получить 5-7 В.Вы можете легко выпрямить и подать питание на линейный регулятор, но низкий КПД в этом приложении будет использоваться как сопротивление генератора, что в конечном итоге означает, что вы будете шагать сильнее с той же скоростью!Так что эффективность здесь очень полезна.Поэтому вы хотите использовать преобразователь постоянного тока в постоянный, но если вы попытаетесь выдать напряжение 5 В, падение напряжения на понижающем переключателе будет очень низким.Чтобы получить хорошую производительность, вам в конечном итоге понадобятся повышение и понижение или другие вещи, которые более сложны и менее эффективны, чем прямое понижение.
Показанный здесь умножитель напряжения также является выпрямителем, поэтому может быть разумно использовать его для удвоения напряжения, поэтому для получения низкого падения напряжения необходим только простой понижающий переключатель.Я только что узнал из Википедии, что переключатель «120-240» на блоке питания делает именно это: он превращает выпрямитель в удвоитель напряжения!
Это чаще используется для высокие напряжения,
но эта схема также будет полезна домашним мастерам при работе с низковольтной сетью переменного тока!
Удвоители напряжения также снижают эффективность: во-первых, падение напряжения на каждом диоде составляет как минимум 0,2 В (если вы используете диоды Шоттки).Кроме того, при низкой частоте переменного тока типичного велосипедного генератора вам понадобится конденсатор большой емкости для питания любого оборудования, более требовательного, чем велокомпьютер.
Время публикации: 05 августа 2021 г.
