Выпрямитель с умножением напряжения

Для повышения выпрямленного напряжения на нагрузке при заданном напряжении на вторичной обмотке трансформатора или при отсутствии повышающего трансформатора с необходимым коэффициентом трансформации применяют схемы выпрямления с умножением напряжения. В качестве дополнительных источников э.д.с., предназначенных для увеличения выходного напряжения, в этих схемах используют конденсаторы, периодически заряжаемые через диоды.

Простейшая схема выпрямителя с умножением напряжения приведена на рис. 19.6, а. Действует такая схема следующим образом. В течение положительного полупериода, когда потенциал точки А вторичной обмотки силового трансформатора положителен относительно точки Б, конденсатор С1 заряжается через диод VD1 до напряжения, равного амплитуде напряжения на вторичной обмотке трансформатора U_{2 т}. Во второй полупериод, когда потенциал точки А становится отрицательным, а точки Б — положительным, вторичная обмотка трансформатора оказывается соединенной с конденсатором С1 таким образом, что напряжения на их зажимах складываются. Под воздействием этого суммарного напряжения конденсатор С2 через диод VD2 заряжается почти до удвоенного значения амплитудного напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора 2U₂_m. В процессе заряда конденсатора С2 происходит разряд конденсатора С1. Затем процесс повторяется. При этом напряжение на сопротивлении нагрузки, подключенном параллельно конденсатору С2, пульсирует с частотой напряжения сети.

На рис. 19.6, б приведена схема с утроением напряжения. В положительный полупериод, когда потенциал точки А положителен относительно точки Б, конденсатор С1 заряжается через диод VD1 до напряжения U₂_m. В следующий полупериод конденсатор С2 заряжается через диод VD2 до напряжения, равного сумме напряжений конденсатора С1 и вторичной обмотки трансформатора, т. е. примерно до напряжения 2U₂_m. Конденсатор С1 в это время разряжается. В последующий полупериод, когда происходит повторная зарядка конденсатора С1 через диод VD1, запертым окажется диод VD2 и конденсатор С2 разрядится через диод VD3 на конденсатор СЗ, зарядив его до напряжения 2U₂_m. По окончании заряда конденсатора С1 (к концу третьего полупериода) сопротивление нагрузки окажется под суммарным напряжением конденсаторов С1 и С2, т. е. примерно под утроенным напряжением U₂_m.

По аналогии с рассмотренными схемами могут быть построены схемы с большей кратностью умножения напряжения — принципиально сколь угодно большой. Однако чем выше кратность умножения напряжения, тем больше диодов и конденсаторов должно быть в схеме и тем более высокие напряжения они должны выдерживать.

Схемы с умножением напряжения не могут обеспечить на нагрузке большой выпрямленный ток. Объясняется это тем, что при большом токе нагрузки конденсаторы, входящие в схему выпрямителя, должны иметь очень большую емкость. В противном случае они будут быстро разряжаться и пульсации напряжения нагрузке станут недопустимо большими. Поэтому такие схемы применяются главным образом для получения высоких напряжений при малом токе нагрузки.