Dual von Spannungsverdoppler

Spannungsverdoppler, wie sie in der Nähe einer Stufe von Cockroft-Walton-Multiplikatoren liegen, sind allgemein bekannt. Sie ermöglichen die Verdoppelung der Spannung eines Wechselstromeingangs und können beispielsweise am Ausgang eines Transformators nützlich sein. Der Preis ist natürlich, dass der Ausgangsstrom die Hälfte des Eingangsstroms beträgt. Meine Frage ist: Gibt es einen Schaltkreis (hoffentlich analog und passiv), keinen Transformator, der die doppelte Aufgabe erfüllt: einen Wechselstrom einzugeben und einen Wechselstrom (oder sogar Gleichstrom) mit der halben Eingangsspannung und dem Doppelten auszugeben Eingangsstrom.

EINBLICK: Es würde ausreichen, einen Weg zu finden, um 2 Kondensatoren in Reihe zu laden und parallel zu entladen.

Sie können eine solche Schaltung erstellen, für die jedoch ein aktives Gerät erforderlich ist. Sie können es nicht nur mit Dioden und Kondensatoren tun. Hier ist eine Division durch acht, die Netz-Wechselstrom als Ein- und Ausgang DC verwendet. Es hat einen Wirkungsgrad von ca. 85% bei 4W. Es könnte auf verschiedene Arten verbessert werden, aber so wie es ist, ist es ganz einfach:

R10 ist die Last. In diesem Beispiel werden ca. 4 W mit 220 VAC-Eingang verbraucht (die Ausgangsspannung beträgt ca. 32 V). Sie können nicht viel mehr zeichnen, ohne dass die Effizienz dramatisch sinkt.

So funktioniert es: Wenn der Eingangs-Wechselstromsinus positiv ist, blockiert das PMOS und die acht in Reihe geschalteten Kondensatoren werden über die obere Diode D30 und alle Shottkies (PMEG6030) in Reihe geladen (die anderen Dioden leiten nicht). Jeder Kondensator wird also mit VIN / 8 aufgeladen. Wenn der Sinus negativ ist, hört D30 auf zu leiten, aber das PMOS leitet. Dadurch werden alle MMDB3004 leitend und die acht Kondensatoren werden alle parallel geschaltet. Die Ladung wird dann auf den Ausgangskondensator C4 übertragen.

Dies funktioniert tatsächlich genau wie eine Ladungspumpe. Sie können durch das, was Sie wollen, anstelle von acht teilen, indem Sie die Anzahl der Kondensatoren und Dioden anpassen. Natürlich wird die Effizienz beeinträchtigt, wenn zu viele vorhanden sind.

Diese Schaltung arbeitet mit Halbwellen (eine Hälfte zum Laden, eine Hälfte zum Entladen). Es wäre möglich, es auf Vollwelle arbeiten zu lassen, aber es würde viel komplizierter werden.

Beachten Sie auch, dass die Auswahl der Komponenten entscheidend ist. Alle Dioden mit Ausnahme der in Reihe geschalteten Shottkies müssen der Netzspannung standhalten. Die Shottkies und die Kondensatoren müssen der maximalen Ausgangsspannung standhalten (Eingangsspannung geteilt durch acht). Das PMOS muss der Netzspannung standhalten und einen relativ niedrigen RDSon aufweisen, da sonst der Wirkungsgrad stark abnimmt. R1 muss für die Netzspannung ausgelegt sein.

Schließlich würde ich diese Schaltung aus Sicherheitsgründen nicht empfehlen, da es keine Isolierung gibt. Die Größe jeder Komponente macht sie auch nicht kompakter als ein kleiner Transformator. Wahrscheinlich auch nicht billiger angesichts der Anzahl der erforderlichen Komponenten (bei Division durch ein hohes Verhältnis) und des erforderlichen Mosfets (es wäre jedoch möglich, die gesamte Schaltung umzukehren und einen billigeren N-Kanal-Fet zu verwenden). Alles in allem ist diese Strecke sicherlich nicht die beste Wahl.

Vielleicht mit einem Dual des Kondensators? Etwas wie das:

Während der Kondensator im Spannungsverdoppler eine Spannung an einem Knoten aufrechterhält, der niemals auf Null geht, speichert die Induktivität in dieser Schaltung konzeptionell Energie und hält einen Strom in einem Zweig aufrecht, der niemals auf Null geht.

${L_1}$${I_{D1}}$$D_1$$I_{L1} = 3.2{\text{A}} = 2* \overline{I_{D1}}$

Ngspice gibt mir ähnliche Ergebnisse.