ТУ – София, Филиал Пловдив ФЕА

По ПЕСУ

Изготвил: Фак№,гр.:

Светла Райкова 605 289, 31а

Тема: Умножители на напрежение.

Дата:25.10.2009г. Проверил:

Пловдив доц.Динков

Умножители на напрежение 2

I. Токоизправители с умножители на напрежение.

Умножаване на входното напрежение се постига като се свържат диоди и

кондензатори по определен начин, представлява преобразуване на напрежението

на напрежението на променливотоков нисковолтов източник във високо

постояннотоково напрежение.

Умножаването на напрежението може да достигне от два, три пъти до над

четири пъти умножаване на входното напрежение. Такива схеми се използва при

високи постоянни напрешения и малки мощности.

Недостатък е силната зависимоста на изходното напрежение от товара,

което огранича схемите да се използват за малки мощности или с постоянни

товари.

Видове схеми:

В зависимост от диодите и кондензаторите

1) Схеми от I-ви ред – напрежението в схемата нараства с всеки

следващ кондензатор като изходното напрежение се получава

върху последния кондензатор.

2) Схеми от II-ри ред – напрежението върху всеки кондензатор е

два пъти амплитудата на входното (1U2max) с изключение на

първият кондензатор.

В зависимост от вързването на захранващото напрежение към ТИ.

1) Несиметрични схеми – когато захранващият променливотоков

източник и товара имат обща точка.

2) Симетрични схеми – когато паралелно на захранващият

източник и последователно на изходите, т.е. две несиметрични

схеми.

1. Еднотактен удвоител на напрежение.

На Фиг.1 е показан еднофазен

еднотактен умножител на напрежение,

на изходът му, клеми 3 и 4 се получава

удвоеното напрежение от входа, като

Uout пулсира от Uoutmin до Uoutmax с

честотата на захранващата мрежа.

Умножители на напрежение 3

В първия полупериод на работа на схемата се зарежда С1 през R1 и В1 до

стойност 𝑈𝑐1 = 𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 2𝑈2. През вторият полупериод С1 се разрежда в С1 през

В2.

С увеличаване на големината на товара, кондензаторите ще се разреждат

по-бързо и пулсациите ще стана големи.

2. Еднотактен утроител на напрежение.

През първият полупериод се

зарежда С1 до 𝑈𝑐1 = 𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 2𝑈2

през В1. В следващият етап се

разрежда С1 в С2 през В2 като

𝑈𝑐2 = 2𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 𝑈с1 + 𝑈𝑐2. През

следващият полупериод С1 се

зарежда, а С2 се разрежда в С3 през

В3 като напрежението на С3 е

𝑈с1 = 𝑈с2 = 2𝑈2. Изходното

напрежение е сума от напреженията

𝑈𝑜𝑢𝑡 = 𝑈𝑐1 + 𝑈𝑐3 = 𝑈2𝑚𝑎𝑥 + 2𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 3𝑈2𝑚𝑎𝑥 .

3. Еднотактен умножител на напрежение.

Схемата представена на Фиг.3

умножава входното напрежение по

четири.

През първият полупериод се

зарежда С1 през В1 до 𝑈𝑐1 = 𝑈2𝑚𝑎𝑥 =

2𝑈2. През вторият полупериод се

зарежда С2 до захранването и Uc1 на

С1, който се разрежда през В2. През

третият полупериод се зарежда

отново С1 през В1 и С3 от С2 до

2U2max. През четвъртият полупериод

се зареждат С4 през В4 до 2U2max и

С2 до същата стойност, така че върху товара се получава напрежение 𝑈𝑜𝑢𝑡 = 𝑈𝑐2 +

𝑈𝑐4 = 2𝑈2𝑚𝑎𝑥 + 2𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 4𝑈2𝑚𝑎𝑥 .

Умножители на напрежение 4

4. Еднофазен двутактен удвоител на напрежение.

На Фиг.4 е представен двутактна мостова

схема за удвояване на прежение. Схемата

представлява мостово ТИ, на който два от

диодите са заменени с кондензатори. Единият

диагонал на моста е вързан към захранване, а

другият към товар. През първият полупериод

протича ток през В1, товар и С2, като

кондензатора се зарежда до амплитудната

стойност на захранващият източник. През

вторият полупериод протича ток през

кондензатор С1, товар и диод В2, като

кондензатора се зарежда до амплитудната

стойност на захранващият източник. Тъй като

кондензаторите са свързвани последователно на товара, напрежението което се

получава върху него в края на

периода е сума от

напрежеиятая на двата

заредени кондензатора, т.е.

𝑈𝑜𝑢𝑡 = 𝑈𝑐1 + 𝑈𝑐2 = 𝑈2𝑚𝑎𝑥 +

𝑈2𝑚𝑎𝑥 = 2𝑈2𝑚𝑎𝑥 . На Фиг.5 са

показани напреженията на

входа и изхода на схемата.

Умножители на напрежение 5

II. ИС на умножители на напрежение.

1. ИС на Microchip.

MCP1256÷1259 – ИС е представена на Фиг.6 и е устройство специално

пректирано за система работеща на

две клетки алкални,

никелокадмиеви или

никеломанганови батерии. Сериите

’56 и ’57 позволяват режим sleep

mode, а серии ’58 и ’59 режим

bypass. Устройството се използва

като DC-DC преобразувател с

честота на превключване 650kHz и

шум на изходното напрежение

20mVpp. Параметрите на чипа са

дадени в Таблица.1.

ТС1240 – типична схема на свързване е представена на Фиг.7, а

параметри в Таблица.1. Серията

притежава режим на изключване и е

напълно съвместима с 1,8V.

Единствените нужни външни

елементи са два кондензатора,,

скоито се извършва удвояването на

напрежението. Намира приложения

за мобилни телефони, пейджъри,

устройства за батерийно захранване

и други.

2. ИС на Texas Instruments.

TPS60230 – ИС схема е

показана на Фиг.8 и параментрите и

са дадени в Таблица.1. Схемата е

проектирана за управление на LED.

Притежава добра шумоустойчивост

до 800µVrms.

Умножители на напрежение 6

3. ИС на Linear Technologies.

LTS3220 - схемата се използва за осигуряване на захранването на 18

канала с LED. Схемата работи

до 360mA, има добра

шумоустойчивост. Използва се

и за безжични PCMCIA,

мобилни предаватели,

преносими медицински уреди и

VCO захранване за телефони.

LTC1682 - схемата има ниска чувствителност на шум до 60µVrms.

Притежава режим shut down за намаляване на консумацията на

схмата. Работи на честота до 550kHz.

4. ИС на АМЕ.

АМЕ7701/7702 – кондензаторни помпи за удвояване на входното

напрежение (1,5÷5,5)V до (3÷11)V, при

работен ток до 100mA. Външно се

вързват един до два от кондензаторите

нужни за удвояване на напрежението.

Използват се в цифрови фотоапарати,

мобилни телефони, за захранване на

батерии, LCD захраване, преносими

медицински устройства и други.

5. ИС на Intersil.

ICL7660 – схемата

умножава напежение с отрицателни

и положителни стойности с входно

напрежение (1,5÷10)V и изходно (-1,5

÷ -10)V. Два външни кондензатора са

нужни за умножителя. Логически

елемнет засича най-отрицателното

напрежение през чипа и подсигурява

изххода да се изключва. ИС

притежава DC регулатори, RC

осцилатор, транслатор на нива на

напрежението, и четири изходни MOS ключа.

Умножители на напрежение 7

6. ИС на Sipex.

SP682 – удвоител на

напрежение, който превръща

входното положителнно в

изходно отрицателно

напрежение. Три външни

кондензатора са нужни за

работата на схемата. Вътрешен

осцилатор генерира 12kHz,

който тактува вътрешните

превключватели. Типични

приложения са пеносими

инструменти, нотбуци и

преносими компютри, мобилни

телефони или GP системи.

7. ИС на Maxim.

MAX756/7 – MAX756 e CMOS увеличаващ DC-DC регулиращ

преобразувател заниско

входно напрежение или

батерийно захранвани

системи. ИС потдържа ниско

положително входно

напрежение от 0.7V и го

конвентира до изходно 3,3V

или 5V. MAX757 е пригодена

версия, която позволява вход

0.7V и генерира изход в обхват

от 2.7V до 5.5V. Ефективноста

при максимален товар е 87% .

MAX756/7 има няколко

основни предимсва пред по-предни серии на MAXIM: физическият

размер на чипа са намалени, ефективноста е подобена спрямо

предните серии и захранващият ток е ограничен до 60μA.

Умножители на напрежение 8

8. ИС на Analog Devices.

ADP3610 – e push-pull конверторен умножител на напрежение. Тъй като

схемата е рush-pull двете

зарядни помпи работят

в паралел и са в

противофаза за да

осигурят изходното

напрежени, най-често

използвано за

захранване. Докато

единият кондензатор се

разрежда към изходите

и товара, другият се

зарежда. Тази техника

намалява използваното

напрежение и

изходният шум. На

Фиг.14 е показано

приложение за

захранване на LCD диплей.

ADM660/8660 – ADM660/ADM8660 e конверторна кондензарторна помпа,

която може да се използва както за инвентор така и за удвояване на

напрежението (ADM660). Инвентиращата схема е идеална за генериране на

отрицателно захранващо напрежение. С изходен ток до 50 mA и

ефективност до 90%, както и 100 mA изходен ток с 80% ефективност.

Схемата има вход за честотен контрол за избор на честота (25 kHz или 120

kHz) за расбота на ИС.

ТУ – София, Филиал Пловдив ФЕА

Фирма Производител

ИС Uin,[V] Uout,[V] Iout,[mA] Upower,[V] Ipower,[mA]

t,[0C] Ефективност в %

Microchip MCP1256÷9 1,8÷3,6 3,3 100 3,8V -40÷125 90 TC1240 2,5÷4 2Uin 40 -45÷85 99

ti TPS60230 4,5 9 50 6,5V -45÷85 93 Linear LTC3220 2,5÷4,4 2,5÷5 360 20mA -45÷85 91

LTC1682 1,8÷4,4 3,3; 5 50 20mA -45÷85 91 theLEDlight AVD34L 6,12 2Uin 2A -40÷32 99

AVD48L 6,12 2Uin 7,5A -40÷32 99 Farnell ICL7660 >12 ±n.Uin 1,5÷13V 99

AME 7700/1/2 1,5÷5,5 3÷11 100 1,5÷5,5 -40÷85 99 AnalogDevices ADM660 1,5÷7 3÷14 100 1,5÷7 -40÷85 94

ADP3610 3÷3,6 5,6÷5,75 320 -20÷85 InterSil ICL7660 1,5÷10 (-) nVIN 100 ±5V -40÷85 98

MAXIM MAX756/7 0,7 3,3; 5 200 -40÷85 87 Sipex 2,4÷5,5 >-11 2,4÷5,5V -40÷85 99

Таблица.1