Калькулятор умножителя напряжения

Выходное напряжение умножителя

U₀ = n × U₋ − n × Uₔ − Iₙ / (n × f × C)
Входное напряжение U, В
Коэффициент умножения (каскады) n
Ёмкость конденсаторов C, мкФ
Ток нагрузки I, мА
Частота входного напряжения f, Гц
Падение на диоде Uₔ, В
Теоретическое напряжение, В
Падение от тока нагрузки, В
Реальное напряжение, В
КПД умножителя, %

Калькулятор умножителя напряжения оценивает, какое постоянное напряжение получится на выходе схемы из диодов и конденсаторов. Учитываются число каскадов, входное напряжение, падение на диодах и просадка от тока нагрузки, поэтому результат ближе к реальной схеме, чем идеальная формула.

Как работает умножитель напряжения

Умножитель напряжения — это схема из диодов и конденсаторов, которая превращает переменное напряжение в постоянное более высокого уровня. Конденсаторы заряжаются поочерёдно и складывают свои напряжения, поэтому выход растёт примерно пропорционально числу каскадов.

Идеальная оценка предполагает, что каждый каскад добавляет к результату входное напряжение. В реальной схеме часть напряжения теряется на прямом падении диодов, а часть — на просадке под нагрузкой. Чем больше ток и меньше ёмкость, тем заметнее второй вид потерь.

Идеальное выходное напряжение

Сначала находят теоретический уровень: коэффициент умножения умножают на амплитудное входное напряжение. Это верхняя граница, которую схема не превысит даже без нагрузки.

U₀ = n × U₋ − n × Uₔ − Iₙ / (n × f × C)

Потери на диодах и нагрузке

Каждый каскад теряет прямое падение диода, поэтому суммарная потеря пропорциональна числу каскадов. Просадка от нагрузки обратно пропорциональна произведению числа каскадов, частоты и ёмкости: повышая любую из этих величин, её можно уменьшить.

Отношение реального напряжения к теоретическому показывает КПД умножителя в процентах. Диоды и конденсаторы выбирают с запасом по обратному и рабочему напряжению.

Примеры расчёта

Пример 1. Вход 220 В, 2 каскада, ёмкость 10 мкФ, ток 5 мА, частота 50 Гц, кремниевый диод: теоретически 440,0 В, просадка 5,00 В, реально 433,6 В, КПД 98,5%.

Пример 2. Вход 100 В, 4 каскада, ёмкость 22 мкФ, ток 10 мА, частота 50 Гц, диод Шоттки: теоретически 400,0 В, реально 396,5 В, КПД 99,1%.

Выход умножителя при входе 220 В и токе 5 мА

КаскадыТеоретическиРеальноКПД
2440,0 В433,6 В98,5%
4880,0 В874,7 В99,4%
61320,0 В1314,1 В99,6%

Частые вопросы

Чем отличается полуволновой умножитель от полноволнового?

Полуволновая схема Кокрофта-Уолтона добавляет напряжение за каждый каскад по одной полуволне, а полноволновая использует обе полуволны и даёт удвоенный прирост при том же числе звеньев.

Почему реальное напряжение ниже расчётного?

Часть напряжения теряется на прямом падении диодов, а часть — на разряде конденсаторов под нагрузкой. Чем меньше ёмкость и частота, тем больше вторая потеря.

С каким запасом выбирать компоненты?

Обратное напряжение диодов и рабочее напряжение конденсаторов берут выше реального выходного напряжения, обычно с запасом 1,5–2 раза, чтобы избежать пробоя.

Как частота влияет на результат?

Чем выше частота, тем меньше успевают разряжаться конденсаторы, поэтому просадка падает, а выходное напряжение приближается к теоретическому.

Смежные калькуляторы