Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola 28 Zdvojovače a násobiče napětí Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 ZDVOJOVAČE A NÁSOBIČE NAPĚTÍ... 2 1.1 PRINCIP... 2 1.2 SÉRIOVÝ ZDVOJOVAČ NAPĚTÍ... 2 1.3 GREINACHERŮV ZDVOJOVAČ... 3 1.4 DELONŮV NÁSOBIČ... 3 1.5 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje zdvojovače a násobiče napětí. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody. 1
1 Zdvojovače a násobiče napětí Když je potřeba, aby výstupní napětí bylo vyšší, než napětí sekundárního vinutí, používají se zdvojovače a násobiče napětí. Jsou to zdroje násobků napětí transformátoru či jiného střídavého napětí. Nesou názvy podle svých tvůrců. Využití například ve zdrojích VN v televizorech, kde napájejí vysokým napětím (10 25 kv) obrazovku. 1.1 Princip Sepneme-li spínač, začne se v prvním záporném pulsu nabíjet přes diodu D1kondenzátor C1 a nabije se na amplitudu napětí zdroje. Následuje kladný puls napětí. Dioda D1 je v závěrném směru, napětí zdroje a napětí na kondenzátoru C1 jsou vůči kondenzátoru C2 v sérii. Kondenzátor C2 se tedy nabije na napětí na kondenzátoru C1 (což je amplituda napětí zdroje) plus amplituda napětí zdroje, tedy na dvojnásobek amplitudy zdroje. Výstupní napětí je potom U 2 = 2 * U 1. Obrázek 1 - zdvojovač napětí 1.2 Sériový zdvojovač napětí Tento zdvojovač využívá jen jednu půlvlnu střídavého napětí z výstupního transformátoru. Když je v horní části výstupního vinutí transformátoru kladná půlvlna, je dioda D1 vodivá a proudem se kondenzátor C1 nabije na maximální hodnotu výstupního napětí transformátoru Um v naznačené polaritě. V průběhu záporné půlvlny je kondenzátor C2 připojen na součet souhlasně orientovaných napětí Um na kondenzátoru C1 a U výstupního vinutí. Obrázek 2 - sériový zdvojovač napětí 2
1.3 Greinacherův zdvojovač Je to tzv. paralelní zdvojovač napětí. Pro získání dvojnásobného napětí, než je hodnota střídavého usměrněného napětí, slouží zvláštní zapojení dvou jednocestných usměrňovačů, kde se využívá filtračního účinku kapacity. Usměrněná napětí na kondenzátorech se sčítají ve výsledné napětí, které je dvojnásobkem původního usměrněného napětí. Nejprve se nabije C1 na hodnotu Uo a pak C2 => Uo + Uo = 2Uo Obrázek 3 - Greinacherův zdvojovač 1.4 Delonův násobič Přes diodu D1 se nabije kondenzátor C1 na napětí Uo. Při změně polarity napětí na sekundárním vinutí je pak toto napětí Uo v sérii s napětím na sekundárním vinutí, otevře diodu D2 a přes ní se bude nabíjet kondenzátor C2. Výsledné napětí na kondenzátoru C2 je 2Uo. Obdobně pak na kondenzátoru C3 bude napětí 2Uo a stejné napětí se dostane na kondenzátorech C4 a C5. Kondenzátory C1, C3 a C5 jsou v sérii a celkové napětí na této sériové kombinaci je 5Uo násobič násobí napětí pěti. Obrázek 4 - Delonův násobič 1.5 Kontrolní otázky 1. Popište, k čemu slouží zdvojovače a násobiče napětí. 2. Nakreslete obvodové schéma jednoduchého zdvojovače napětí. 3. Jaké znáte typy zdvojovačů a násobičů napětí. 4. Nakreslete a popište Greinacherův zdvojovač. 5. Nakreslete a popište Delonův násobič. 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - ZDVOJOVAČ NAPĚTÍ... 2 OBRÁZEK 2 - SÉRIOVÝ ZDVOJOVAČ NAPĚTÍ... 2 OBRÁZEK 3 - GREINACHERŮV ZDVOJOVAČ... 3 OBRÁZEK 4 - DELONŮV NÁSOBIČ... 3 6