電壓倍增器
編輯電壓倍增器是一種電路,其從下變頻AC電功率電壓為更高的直流電壓,通常使用的一個網絡的電容器和二極管。
電壓倍增器可用于為電子設備產生幾伏特的電壓,為高能物理實驗和雷電安全測試等目的可產生數百萬伏特的電壓。最常見的電壓倍增器類型是半波串聯倍增器,也稱為Villard級聯(但實際上是Heinrich Greinacher發明的)。
擊穿電壓
編輯雖然該乘法器可用于產生數千伏的輸出,但各個組件的額定值不需要承受整個電壓范圍。每個組件僅需要關注其自身端子之間以及與之直接相鄰的組件之間的相對電壓差。
通常,電壓倍增器在物理上會像梯子一樣布置,以使逐漸增加的電壓電勢沒有機會跨接至電路的低得多的電勢部分。
請注意,在乘法器的電壓差的相對范圍內需要一定的安全裕度,以便梯形圖可以承受至少一個二極管或電容器組件的短路故障。否則,單點短路故障可能會連續過電壓并破壞乘法器中的每個下一個組件,從而可能破壞整個乘法器鏈。
交叉耦合開關電容器
電壓倍增器可以由交叉耦合的開關電容器類型的電壓倍增器的級聯形成。當電源電壓為1.2 V或更低時,通常使用這種類型的電路代替Dickson乘法器。隨著輸入電壓的下降,迪克森乘法器的功率轉換效率越來越差,因為與輸出電壓相比,跨二極管的晶體管兩端的電壓降變得更加重要。由于交叉耦合電路中的晶體管不是二極管布線的,因此壓降問題并不是那么嚴重。
這種特性帶來了優于Dickson乘法器的另一個優勢:以兩倍的頻率降低了紋波電壓。紋波頻率的增加是有利的,因為它易于通過濾波去除。每個階段(理想電路中)將輸出電壓提高峰值時鐘電壓。假設該電平與DC輸入電壓相同,則n級乘法器將(理想情況下)輸出nV?in。交叉耦合電路中損耗的主要原因是寄生電容,而不是開關閾值電壓。發生損耗是因為在每個周期中一些能量必須充入寄生電容。
電壓倍增器的應用
編輯用于CRT的高壓電源通常使用倍壓器和由CRT本身的內部和外部aquadag涂層形成的末級平滑電容器。CRT以前是電視機中的常見組件。電壓倍增器仍然可以在現代電視,復印機和防蟲器中找到。
高壓倍增器用于噴漆設備中,最常見于汽車制造廠。在噴漆器的噴嘴中使用輸出電壓約為100kV的倍增器,對霧化的涂料顆粒進行充電,然后將其吸引到要噴涂的帶相反電荷的金屬表面上。這有助于減少使用的油漆量,并有助于鋪展均勻的油漆層。
高能物理中常用的一種電壓倍增器是Cockcroft-Walton發生器(由John Douglas Cockcroft和Ernest Thomas Sinton Walton設計用于粒子加速器,用于研究中,并于1951年獲得諾貝爾物理學獎) 。
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