تعریف مدار چهار برابر کننده ولتاژ

تعریف مدار چهار برابر کننده ولتاژ:
اگر یک مدار سه برابر کننده ولتاژ را بتوان از طریق اتصال آبشاری یک و نیم مدار ضرب کننده ولتاژ ایجاد کرد، آن گاه مدار چهار برابر کننده ولتاژ را نیز می توان از طریق اتصال آبشاری دو مدار دو برابر کننده ولتاژ کامل پیاده سازی کرد.

در تصویر زیر نمایی از یک مدار چهار برابر کننده ولتاژ نشان داده شده است.

اولین طبقه از این مدار ضرب کننده ولتاژ، قادر است پیک ولتاژ ورودی را دو برابر کند. طبقه دوم از مدار ضرب کننده نیز مجددا پیک ولتاژ دریافتی خود را دو برابر می کند.

به همین دلیل، مقدار ولتاژ DC تولید شده در خروجی این مدار به اندازه چهار برابر مقدار پیک سیگنال سینوسی دریافتی در ورودی مدار است. همچنین استفاده از خازن های با مقادیر بزرگ، به کاهش ریپل ولتاژ خروجی کمک خواهند کرد.

خلاصه مدار ضرب کننده ولتاژ:
در این مطلب به بررسی مدارات ضرب کننده ولتاژ پرداختیم و دیدیم که یک مدار ضرب کننده ولتاژ را چگونه می توان به سادگی با استفاده از المان هایی نظیر دیود و خازن ایجاد کرد. این مدارات قادر هستند سطح ولتاژ خروجی را با ضرایب صحیح 2، 3، 4 و … افزایش دهند.

برای پیاده سازی یک مدار ضرب کننده ولتاژ از مرتبه بالاتر، می توان چند مدار ضرب کننده ولتاژ مرتبه پایین کامل یا نصف را به صورت آبشاری به یکدیگر متصل کرد. با انجام این کار، بدون نیاز به یک ترانسفورمر افزایشی می توان به ولتاژ DC مورد نیاز برای اعمال به بار دست یافت.

بر حسب نسبت بین ولتاژ دریافت شده در خروجی به ولتاژ اعمال شده به ورودی، می توان مدارات ضرب کننده ولتاژ را به دو برابر کننده، سه برابر کننده، چهار برابر کننده و … طبقه بندی کرد.

از نظر تئوری، هر مقدار ولتاژ دلخواه را می توان با استفاده از مدار ضرب کننده ولتاژ در خروجی به دست آورد و اتصال آبشاری N مدار دو برابر کننده ولتاژ، منجر به تولید ولتاژ خروجی به اندازه 2N.VP ولت خواهد شد.

به عنوان مثال، یک مدار ضرب کننده ولتاژ 10 طبقه با مقدار پیک ولتاژ ورودی 100 ولت، بدون استفاده از ترانسفورمر و با فرض عدم اتلاف در مدار قادر است ولتاژ خروجی به اندازه 2000 ولت یا 2 کیلو ولت را در خروجی تولید کند.

البته دیودها و خازن های مورد استفاده در تمام مدارات ضرب کننده ولتاژ باید دارای کمینه نرخ ولتاژ شکست معکوس حداقل دو برابر پیک ولتاژ دریافتی در دو سر خود باشند.

زیرا مدارات ضرب کننده ولتاژ چند طبقه می توانند در خروجی ولتاژ بسیار بزرگی ایجاد کنند و به همین دلیل باید هنگام کار با این مدارات احتیاط کرد.

همچنین مدارات ضرب کننده ولتاژ معمولا برای بارهای بزرگ، مقدار جریان کوچکی را فراهم می کنند؛ زیرا ولتاژ دریافتی در خروجی با افزایش جریان بار، به سرعت افت خواهد کرد.

تمام مدارات ضرب کننده ولتاژ بالا، به صورتی طراحی شده اند که در خروجی یک ولتاژ DC مثبت را ایجاد کنند.

اما می توان طراحی را به نحوی انجام داد که ولتاژ خروجی منفی را هم تولید کنند. برای این کار می توان به سادگی پلاریته تمام خازن ها و دیودهای ضرب کننده را برعکس کرد تا در خروجی ولتاژ DC منفی به دست آید.