Для питания анодных цепей электронно-лучевых трубок, фотоумножителей, рентгеновских установок и др. используются высокие постоянные напряжения. Такие напряжения можно получить с помощью выпрямителей, питающихся от трансформаторов с большим коэффициентом трансформации, которые имеют большие размеры, вес и относительно дороги. Если токи, протекающие через нагрузку, малы, что характерно для перечисленных выше устройств, то высокие напряжения получают с помощью различных комбинаций однополупериодных выпрямителей с емкостными накопительными элементами, которые называются умножителями выпрямленного напряжения. Схемы с умножением напряжения делятся на симметричные и несимметричные.

Рассмотрим несимметричную схему с умножением напряжения при холостом ходе, то есть когда сопротивление нагрузки равно бесконечности (рис. 19).

В один из полупериодов входного переменного напряжения потенциал точки А окажется выше, чем потенциал точки В. Вентиль VD1 будет пропускать ток, который зарядит конденсатор С1 до амплитудного напряжения U_m. В следующий полупериод потенциал точки В будет выше потенциала точки А. В этом случае окажутся включенными последовательно напряжения на вторичной обмотке трансформатора и на конденсаторе С1. Через вентиль VD2 потечет ток, который будет заряжать конденсатор С2. При С1 = С2 напряжение на конденсаторе достигнет величины 2U_m. В следующий полупериод заряжается конденсатор СЗ. Заряд конденсатора происходит через вентиль VD3 по цепи, в которую входят обмотка трансформатора и конденсаторы С1 и С2. В этот полупериод напряжения на обмотке трансформатора и конденсаторе С1 включены встречно, и поэтому конденсатор СЗ зарядится до напряжения на конденсаторе С2, то есть до 2U_m.

Нагрузочное сопротивление подключается к ряду последовательно соединенных конденсаторов. При нечетном числе каскадов умножения выпрямленное напряжение следует снимать с последовательно соединенных конденсаторов с нечетными номерами. Если n - четное, то это напряжение следует снимать с последовательно соединенных конденсаторов с четными номерами. Особенность схемы такова, что первый конденсатор заряжается до напряжения U_m, остальные - до 2U_m.

4. Контрольные вопросы

1. Каковы основные свойства полупроводникового диода?

2. В чем различие идеальной и реальной характеристик диода?

3. Какое назначение имеет вьшрямитель?

4. Каково назначение сглаживающих фильтров?

5. Когда используются емкостные, а когда индуктивные сглаживающие фильтры?

6. Как работают емкостной и индуктивный сглаживающие фильтры?

7. Как определяются коэффициенты пyльсации и сглаживания?

Схема эксперимента

В данной работе экспериментально определяются коэффициенты пульсаций и коэффициенты сглаживания двух схем выпрямителей (однополупериодного и двухполупериодного) для нескольких токов нагрузки (разных нагрузочных сопротивлений) при наличии набора сглаживающих фильтров. Задача исследователя - определить возможности фильтров и дать рекомендации по их применению на практике. Схема эксперимента приведена на рис. 20, вид электромонтажной платы – на рис. 21.

Рис. 21. Макетная плата для исследования выпрямителя

Группы ключей предназначены для:

К1 - включения и выключения двухполупериодного выпрямителя;

К2 - подключения или обхода КЗ;

КЗ - подключения катушки индуктивности (сглаживающий LR-фильтр) или сопротивления (сглаживающий RС-фильтр);

К4 - подключения конденсаторов С6 и С7;

К5 - переключения нагрузок R1 и R2.

Порядок проведения работы