వోల్టేజ్ మల్టిప్లైయర్స్ అంటే ఏమిటి?
వోల్టేజ్ గుణకం డయోడ్లు మరియు కెపాసిటర్లతో కూడిన ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ను సూచిస్తుంది, ఇది వోల్టేజ్ను గుణించడం లేదా పెంచుతుంది మరియు AC ని DC కి మారుస్తుంది, వోల్టేజ్ యొక్క గుణకారం మరియు కరెంట్ యొక్క సరిదిద్దడం ఉపయోగించి జరుగుతుంది వోల్టేజ్ గుణకం . ఎసి నుండి డిసి వరకు కరెంట్ యొక్క సరిదిద్దడం డయోడ్ ద్వారా సాధించబడుతుంది మరియు కెపాసిటర్ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అధిక సామర్థ్యాన్ని ముందుకు నడిపించడం ద్వారా కణాల త్వరణం ద్వారా వోల్టేజ్ పెరుగుదల సాధించబడుతుంది.
వోల్టేజ్ గుణకం
డయోడ్ మరియు కెపాసిటర్ కలయిక ఒక ప్రాథమిక వోల్టేజ్ మల్టిప్లైయర్ సర్క్యూట్ AC ఇన్పుట్ను విద్యుత్ వనరు నుండి సర్క్యూట్కు ఇవ్వబడుతుంది, ఇక్కడ కెపాసిటర్ ద్వారా ప్రస్తుత మరియు కణ త్వరణాన్ని సరిదిద్దడం పెరిగిన వోల్టేజ్ DC ఉత్పత్తిని ఇస్తుంది. అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్కు చాలా రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది కాబట్టి లోడ్ సర్క్యూట్ అధిక ఇంపెడెన్స్ కలిగి ఉండాలి.
ఈ వోల్టేజ్ డబుల్ సర్క్యూట్లో, మొదటి డయోడ్ సిగ్నల్ను సరిచేస్తుంది మరియు దాని అవుట్పుట్ సగం-వేవ్ రెక్టిఫైయర్గా సరిదిద్దబడిన ట్రాన్స్ఫార్మర్ నుండి పీక్-వోల్టేజ్కు సమానం. కెపాసిటర్ ద్వారా ఒక AC సంకేతం అదనంగా రెండవ డయోడ్ను సాధిస్తుంది, మరియు కెపాసిటర్ అందించిన DC యొక్క దృక్పథంలో, ఇది రెండవ డయోడ్ నుండి అవుట్పుట్ మొదటి పైన కూర్చునేలా చేస్తుంది. ఈ మార్గాల్లో, సర్క్యూట్ నుండి అవుట్పుట్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క పీక్-వోల్టేజ్ రెట్టింపు, తక్కువ డయోడ్ చుక్కలు.
ఆచరణాత్మకంగా ఏదైనా వేరియబుల్ యొక్క వోల్టేజ్ గుణక సామర్థ్యాన్ని అందించడానికి సర్క్యూట్ మరియు ఆలోచన యొక్క రకాలు అందుబాటులో ఉంటాయి. ప్రత్యామ్నాయం పైన ఒక రెక్టిఫైయర్ కూర్చుని, కెపాసిటివ్ కప్లింగ్ను ఉపయోగించుకునే అదే నియమాన్ని వర్తింపజేయడం ఒక రకమైన దశల వ్యవస్థను ముందుకు తీసుకువెళుతుంది.
వోల్టేజ్ గుణకం యొక్క వర్గీకరణ:
వోల్టేజ్ గుణకం యొక్క వర్గీకరణ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క నిష్పత్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది, తదనుగుణంగా పేర్లు కూడా ఇవ్వబడ్డాయి
- వోల్టేజ్ రెట్టింపు
- వోల్టేజ్ ట్రిపులర్
- వోల్టేజ్ నాలుగు రెట్లు
వోల్టేజ్ రెట్టింపు:
వోల్టేజ్ డబుల్ సర్క్యూట్లో రెండు డయోడ్లు మరియు రెండు కెపాసిటర్లు ఉంటాయి, ఇక్కడ ప్రతి కలయిక డయోడ్-కెపాసిటర్ సర్క్యూట్ సానుకూల మరియు ప్రతికూల మార్పులను పంచుకుంటుంది, రెండు కెపాసిటర్ల కనెక్షన్ ఇచ్చిన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కోసం డబుల్ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్కు దారితీస్తుంది.
వోల్టేజ్ డబుల్
అదేవిధంగా, డయోడ్-కెపాసిటర్ కలయికలో ప్రతి పెరుగుదల ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ను గుణిస్తుంది, ఇక్కడ వోల్టేజ్ ట్రిపులర్ Vout = 3 Vin ను ఇస్తుంది మరియు వోల్టేజ్ క్వాడ్రపుల్ Vout = 4 Vin ను ఇస్తుంది.
అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క లెక్కింపు
వోల్టేజ్ గుణకం కోసం వోల్టేజ్ నియంత్రణను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం వోల్టేజ్ గణన ముఖ్యం మరియు శాతం అలలు ముఖ్యం.
Vout = (sqrt 2 x Vin x N)
ఎక్కడ
V దశ = N దశ వోల్టేజ్ గుణకం యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్
ఎన్ = లేదు. దశల (ఇది కెపాసిటర్ యొక్క సంఖ్య 2 ద్వారా విభజించబడింది).
అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క అనువర్తనాలు
- కాథోడ్ రే ట్యూబ్స్
- ఎక్స్-రే సిస్టమ్, లేజర్స్
- అయాన్ పంపులు
- ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వ్యవస్థ
- ట్రావెల్ వేవ్ ట్యూబ్
ఉదాహరణ
230 v యొక్క ఇన్పుట్తో 2.5 Kv అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ అవసరమయ్యే దృష్టాంతాన్ని పరిగణించండి, ఆ సందర్భంలో, బహుళ-దశ వోల్టేజ్ గుణకం అవసరం, దీనిలో D1-D8 డయోడ్లను ఇస్తుంది మరియు సాధించడానికి 100 uF / 400v యొక్క 16 కెపాసిటర్లను అనుసంధానించాలి. 2.5 Kv అవుట్పుట్.
సూత్రాన్ని ఉపయోగించడం
Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2
= sqrt 2 x 230 x 8
= 2.5 Kv (సుమారు)
పై సమీకరణంలో, 16/2 కెపాసిటర్లు / 2 దశల సంఖ్యను ఇవ్వదని సూచిస్తుంది.
2 ప్రాక్టికల్ ఉదాహరణలు
1. ఎసి సిగ్నల్ నుండి హై వోల్టేజ్ డిసిని ఉత్పత్తి చేయడానికి వోల్టేజ్ మల్టిప్లైయర్ సర్క్యూట్ యొక్క పని ఉదాహరణ.
వోల్టేజ్ మల్టిప్లైయర్ సర్క్యూట్ చూపించే బ్లాక్ రేఖాచిత్రం
ఈ వ్యవస్థలో 8 దశల వోల్టేజ్ గుణకం యూనిట్ ఉంటుంది. ఛార్జీని నిల్వ చేయడానికి కెపాసిటర్లను ఉపయోగిస్తారు, అయితే డయోడ్లను సరిదిద్దడానికి ఉపయోగిస్తారు. AC సిగ్నల్ వర్తించబడినప్పుడు, మేము ప్రతి కెపాసిటర్ అంతటా వోల్టేజ్ పొందుతాము, ఇది ప్రతి దశతో సుమారు రెట్టింపు అవుతుంది. ఈ విధంగా 1 అంతటా వోల్టేజ్ కొలవడం ద్వారాస్టంప్వోల్టేజ్ రెట్టింపు దశ మరియు చివరి దశ, మనకు అవసరమైనది లభిస్తుంది అధిక వోల్టేజ్ . అవుట్పుట్ చాలా అధిక వోల్టేజ్ కాబట్టి, సాధారణ మల్టిమీటర్ ఉపయోగించి దాన్ని కొలవడం సాధ్యం కాదు. ఈ కారణంగా, వోల్టేజ్ డివైడర్ సర్క్యూట్ ఉపయోగించబడుతుంది. వోల్టేజ్ డివైడర్ సిరీస్లో అనుసంధానించబడిన 10 రెసిస్టర్లను కలిగి ఉంటుంది. అవుట్పుట్ చివరి రెండు రెసిస్టర్లలో తీసుకోబడింది. పొందిన అవుట్పుట్ వాస్తవ ఉత్పత్తిని పొందడానికి 10 గుణించాలి.
2. మార్క్స్ జనరేటర్
ఘన-స్థితి ఎలక్ట్రానిక్స్ అభివృద్ధితో, పల్సెడ్ విద్యుత్ అనువర్తనాలకు ఘన-స్థితి పరికరాలు మరింత అనుకూలంగా మారుతున్నాయి. వారు పల్సెడ్ విద్యుత్ వ్యవస్థలను కాంపాక్ట్నెస్, విశ్వసనీయత, అధిక పునరావృత రేటు మరియు దీర్ఘ జీవితకాలంతో అందించగలరు. ఘన-స్థితి పరికరాలను ఉపయోగించి పల్సెడ్ విద్యుత్ జనరేటర్ల పెరుగుదల సాంప్రదాయిక భాగాల పరిమితులను తొలగిస్తుంది మరియు పల్సెడ్ పవర్ టెక్నాలజీని వాణిజ్య అనువర్తనాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించాలని హామీ ఇస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఇప్పుడు అందుబాటులో ఉన్న మోస్ఫెట్ లేదా ఇన్సులేటెడ్ గేట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ (ఐజిబిటి) వంటి ఘన-స్థితి మారే పరికరాలు కొన్ని కిలో వోల్ట్ల వరకు మాత్రమే రేట్ చేయబడతాయి.
పల్సెడ్ పవర్ సిస్టమ్స్ చాలా ఎక్కువ వోల్టేజ్ రేటింగ్లను కోరుతున్నాయి. మార్క్స్ మాడ్యులేటర్ అనేది వోల్టేజ్ గుణకారం కోసం ఉద్దేశించిన ఒక ప్రత్యేకమైన సర్క్యూట్, క్రింద చూపిన విధంగా. సాంప్రదాయకంగా, ఇది స్పార్క్ అంతరాలను స్విచ్లుగా మరియు రెసిస్టర్లను ఐసోలేటర్లుగా ఉపయోగించింది. అందువల్ల, ఇది తక్కువ పునరావృత రేటు, తక్కువ జీవితకాలం మరియు అసమర్థత యొక్క లోపాలను కలిగి ఉంది. ఈ కాగితంలో, ఘన-స్థితి పరికరాలను ఉపయోగించే మార్క్స్ జనరేటర్ శక్తి సెమీకండక్టర్ స్విచ్లు మరియు మార్క్స్ సర్క్యూట్ల రెండింటి యొక్క అర్హతలను మిళితం చేయడానికి ప్రతిపాదించబడింది. ఇది ప్లాస్మా సోర్స్ అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ (పిఎస్ఐఐ) [1] మరియు కింది అవసరాల కోసం రూపొందించబడింది:
మోస్ఫెట్ ఉపయోగించి ఆధునిక మార్క్స్ జనరేటర్
వోల్టేజ్ మరియు సమయ వ్యవధి చదవడానికి దయచేసి CRO స్క్రీన్ క్రమాన్ని చూడండి.
- పై తక్కువ వోల్టేజ్ డెమో యూనిట్ నుండి, 15 వోల్ట్ల ఇన్పుట్, పాయింట్ A వద్ద 50% విధి చక్రం భూమికి సంబంధించి కూడా వెళ్తాము (-Ve). అందువల్ల అధిక వోల్టేజ్ కోసం అధిక వోల్టేజ్ ట్రాన్సిస్టర్ ఉపయోగించాలి. ఈ సమయంలో అన్ని కెపాసిటర్లు సి 1, సి 2, సి 4, సి 5 సి వద్ద 12 వోల్ట్ల వరకు కనిపించే విధంగా ఛార్జ్ చేయబడతాయి.
- సరైన మార్పిడి చక్రం ద్వారా C1, C2, C4, C5 MOSFET ల ద్వారా సిరీస్-కనెక్ట్ అవుతాయి.
- ఈ విధంగా మనకు D పాయింట్ వద్ద 12 + 12 + 12 + 12 = 48 వోల్ట్ల (-Ve) పల్స్ వోల్టేజ్ లభిస్తుంది
మార్క్స్ జనరేటర్ల అప్లికేషన్ - మార్క్స్ జనరేటర్ సూత్రం ద్వారా హై వోల్టేజ్ డిసి
మార్క్స్ జనరేటర్ సూత్రం ద్వారా మనకు తెలిసినట్లుగా, కెపాసిటర్లను ఛార్జ్ చేయడానికి సమాంతరంగా అమర్చబడి, ఆపై అధిక వోల్టేజ్ను అభివృద్ధి చేయడానికి సిరీస్తో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.
ఈ వ్యవస్థ 555 టైమర్ను అస్టేబుల్ మోడ్లో పనిచేస్తుంది, ఇది 50% డ్యూటీ సైకిల్తో అవుట్పుట్ పల్స్ను అందిస్తుంది. ఈ వ్యవస్థ మొత్తం 4 దశల గుణకారం దశను కలిగి ఉంటుంది, ప్రతి దశలో కెపాసిటర్, 2 డయోడ్లు మరియు ఒక మోస్ఫెట్ స్విచ్గా ఉంటాయి. కెపాసిటర్ను ఛార్జ్ చేయడానికి డయోడ్లను ఉపయోగిస్తారు. నుండి అధిక పల్స్ 555 గంటలు పనిచేస్తాయి డయోడ్లు మరియు ఆప్టోఇసోలేటర్లు ప్రతి MOSFET కు ప్రేరేపించే పప్పులను అందిస్తాయి. అందువల్ల కెపాసిటర్లు సరఫరా వోల్టేజ్ వరకు ఛార్జ్ అయినందున సమాంతరంగా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. టైమర్ నుండి తక్కువ లాజిక్ పల్స్ ఫలితంగా MOSFET స్విచ్లు ఆఫ్ కండిషన్లో ఉంటాయి మరియు కెపాసిటర్లు సిరీస్లో అనుసంధానించబడతాయి. కెపాసిటర్లు డిశ్చార్జ్ చేయడం ప్రారంభిస్తాయి మరియు ప్రతి కెపాసిటర్ అంతటా వోల్టేజ్ జతచేయబడుతుంది, ఇది ఇన్పుట్ DC వోల్టేజ్ కంటే 4 రెట్లు ఎక్కువ వోల్టేజ్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.