دارة مضاعفة الجهد مرتين Voltage Doubler Circuit

دارة مضاعفة الجهد مرتين Voltage Doubler Circuit

شرح طريقة مضاعفة فرق الجهد الى الضعف

في هذا الشرح البسيط سيتم عرض دارة كهربائية الكترونية تقوم بتكبير
وزيادة الجهد بمقدار مرتين أكثر من الجهد الأصلي.
هذه الدائرة هي دائرة مضاعف الجهد ذات نصف الموجة
أي
Half Wave Voltage Doubler. أثناء العمل، يكون الصمام الثنائي D1 متحيزاً للأمام ويقوم بشحن مكثف الخلفي C1
والذي يسمى بمكثف مضخة الشحنات الكهربائية. ومن هنا تصل قيمة الذروة لجهد الدخل
Vin نظراً لعدم وجود مسار عودة للمكثف C1 لتفريغه، فإنه يظل
مشحوناً بالكامل ويعمل كجهاز تخزين في سلسلة توصيل على التوالي مع مصدر الجهد. في الوقت
نفسه، يجري توصيل وتحفيز الثنائي
D2 عبر الدايود D1
لشحن المواسع
C2.
خلال نصف الدورة الموجبة، يكون الصمام الثنائي
D1
منحازاً عكسياً ليحظر تفريغ C1 بينما يكون الصمام الثنائي D2
متحيز للأمام لشحن المكثف C2 ولكن نظراً لوجود جهد عبر المكثف
C1
يساوي بالفعل ذروة جهد الدخل Vin، فإن المكثف
C2
يشحن ضعف قيمة ذروة الجهد لإشارة الإدخال الجيبية المتناوبة AC.
والشكل التالي يوضح دارة كهربائية تقوم بمضاعفة فرق الجهد مرتين أكبر من الجهد
الأصلي

يمكن حساب الجهد عبر المكثف، C2
على النحو التالي، حيث أن
Vout=2Vin. لكن نظراً
لوجود ثنائيات مثل
D1 وD2
فإن الاستهلاك في الجهد يكون مجموع استهلاك جهد كل من ذلك الثنائي الأول والثاني.
وعليه تكون معادلة
جهد الخرج الحقيقي هي ضعف الجهد الأصلي منقوصا أو مطروحاً منه قيمة ​​الجهد المار عبر
الثنائيات المستخدمة،
أي أن:

Vout = 2Vin – V(diodes)
علماً أن استهلاك الثنائيات المصنوعة من
السيليكون هي 0.7 فولت للثنائي الواحد، واستهلاك الثنائي المصنوع من الجيرمانيوم
هو 0.3 فولت.
وطبيعة
الجهد الخارج هو جهد
مباشر مستمر أي DC
بقيمة
ضعفي ذروة
جهد الدخل مطروحاً منه انخفاض الجهد عبر الدايودات المستخدمة.

مزايا وحسنات دارة مضاعفة الجهد

تتمثل ميزة “دوائر مضاعفة الجهد” في
أنها تسمح بخلق جهد أعلى من خلال مصدر طاقة منخفض الجهد دون الحاجة إلى محول عالي الجهد
باهظ التكلفة. وعليه فإن دائرة مضاعفة الجهد تجعل من الممكن استخدام محول بنسبة أقل
مما قد تكون هناك حاجة إذا تم استخدام إمدادات موجة كاملة عادية. ومع ذلك، في حين أن
مضاعفات الجهد يمكن أن تعزز الجهد، إلا أنها يمكن أن تزود تيارات كهربائية منخفضة
للأحمال عالية المقاومة والتي تتجاوز 100 كيلو أوم، وذلك لأن جهد الخرج الناتج ينخفض
​​بسرعة مع زيادة تيار الحمل.

عيوب وسيئات دارة مضاعفة الجهد

الآن وبما أن المكثف C2 يتم شحنه فقط خلال
نصف دورة واحدة من موجة الإدخال، فإن جهد الخرج الناتج الذي يتم تصريفه في الحمل له
تردد تموج يساوي تردد الإمداد، وبالتالي يطلق على هذه الدارة الاسم “مضاعف جهد
ذات نصف موجة”. والعيب في هذا التصميم هو أنه قد يكون من الصعب تخفيف هذا التموج
الكبير للتموج بنفس الطريقة المستخدمة بالنسبة لدائرة مقوم نصف الموجة. لذلك، يجب أن
يكون قيمة تصنيف المكثف
C2 للجهد على الأقل ضعف قيمة ذروة جهد الدخل.

عكس الأقطاب في دارة مضاعفة الجهد

من الجدير ذكره، أنه من خلال عكس اتجاه الثنائيات
والمكثفات في الدائرة، يمكن أيضاً عكس اتجاه جهد الخرج مما يخلق خرج جهد سالب.

طريقة مضاعفة الجهد الكهربائي أكثر
من مرة

عند التأمل في تركيب دارة مضاعفة الجهد نجد
أن قيمة الجهد عند المخرج تساوي ضعف قيمة الجهد عند المدخل. لذلك، إذا قمنا بتوصيل
خرج دائرة مضاعفة الجهد بدخل آخر لدارة مضاعفة جهد أخرى (أي بشكل متتالي)، فيمكننا
الاستمرار في زيادة جهد الخرج المستمر أي
DC في خطوات صحيحة لإنتاج مضاعفات جهد ثلاثية أي
ثلاثة أضعاف الجهد الأصلي، أو دوائر الجهد الرباعي أي أربعة أضعاف الجهد الأصلي، كما
هو موضح في الروابط التالية:

– شرح طريقة مضاعفة فرق الجهد ثلاث مرات اضغط هنا

شرح طريقة مضاعفة فرق الجهد أربع مرات اضغط هنا

admin

اقراء ايضا