電圧トリプラー回路の作り方は？
電圧トリプラーの回路図と動作
電圧トリプラーとは何ですか？
電圧トリプラー回路は、入力電圧を3倍にする回路です。つまり、出力電圧はピーク入力電圧の3倍になります。いくつかのダイオードとコンデンサを使用することで、電圧トリプラー回路を非常に簡単に構築できます。電圧トリプラー回路は、実際には、ピーク入力電圧の2倍、3倍、または4倍の出力電圧を供給する一種の乗算器回路です。
高電圧と低電流が必要な場合は、倍率器回路が使用されます。倍率器は、変圧器のサイズを縮小したり、場合によっては取り外したりするためにも使用されます。これらは、低AC電圧を高DC電圧に変換するのに非常に役立ち、低電流が必要です。
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必要なコンポーネント
- 31N4007ダイオードの数
- 322μFコンデンサの数
- 9-0-9ステップダウントランス
- デジタルマルチメータ
ダイオード（1N4007）
ダイオードは一方向のデバイスです。つまり、一方向にのみ電流を流すことができます。これは、整流器、信号処理、信号のクリッピング/クランプ、信号の検出、信号の混合、および多くの電子システムなど、多くの電子アプリケーションで使用されます。アノードとカソードの2つの端子があります。したがって、電流はアノードからカソードに流れるはずです。
実際、ダイオードは半導体の原理に基づいて動作します。したがって、自由電子に基づく半導体には、N型とP型の2種類があります。
N型半導体には、自由電子が多く、正孔の数が非常に少ない。したがって、電子は多数電荷キャリアと呼ばれ、正孔は少数電荷キャリアと呼ばれます。 P型半導体は正孔の濃度が高く、電子の濃度が非常に低くなっています。したがって、多数キャリアは正孔であり、少数キャリアは電子です。
P型領域とN型領域が接触すると、多数キャリアが一方の側からもう一方の側に拡散します。 N型領域の正孔とP型領域の電子が少ないため、濃度差により、電子はP型領域に向かって移動し、正孔はN型領域に向かって移動します。 N型領域からの電子がP型領域の正孔と拡散し、P型領域からの正孔がN型領域の電子と拡散すると、N側の陽イオンの層とP側にマイナスイオンが現れます。
これらの2つのレイヤーは、2つの領域/半導体の接合線に沿って表示されます。 2層のイオンのこの領域は、すべてが再結合するため、この領域に電荷がないため、空乏領域または空乏層と呼ばれます。
空乏層が形成されると、この空乏領域から生成される電界のために、両方の領域からの電荷キャリアの拡散は発生しません。
ダイオードのP側をバッテリーの正の端子に接続し、N側を負の端子に接続する場合、これは順方向バイアスと呼ばれます。電圧をゼロから増加させると、最初はダイオードに電流が流れません。これは、電荷キャリアが空乏層のポテンシャル障壁を通過するのに十分な電圧がないためです。ダイオードに印加される電圧が、ダイオードに流れることができる唯一の電流よりも大きい場合。
ダイオードのN側をバッテリーの負の端子に接続し、P側を正の端子に接続する場合、これは逆バイアスと呼ばれます。このバイアスをかけると、P側の負の電子が負の端子に引き付けられ、N側の正孔が正の端子に引き付けられます。その結果、空乏層が広くなり、ダイオードが電流を遮断します。そのため、ダイオードは単方向デバイスです。
コンデンサ
コンデンサは、エネルギーを電荷の形で蓄えるために使用されるデバイスです。それらは多くの電子アプリケーションで広く使用されています。コンデンサは2枚の金属板で構成されており、その間に誘電体が充填されています。したがって、これら2つのプレートに電位を印加すると、これらのプレート間に電界が発生します。正の電荷は負の側に集められ、負の電荷は正の側に集められます。
このプロセスは、両方のプレートが十分に充電されるまで続き、その状態で、コンデンサは完全に充電された状態になります。両方のプレートは、異なる極性で同じ電荷を持っています。したがって、これらのプレート間に電界が発生します。これは、コンデンサが電荷を保持する方法です。ここで、コンデンサの2つのプレートの間に誘電体が充填されている理由を見てみましょう。
誘電体は極性のある分子を持っています。つまり、プレートに加えられた電荷に基づいて、プレートのいずれかに向かって移動できます。したがって、分子は、より多くの電子を負のプレートに引き付け、より多くの電子を正のプレートからはじくことができるように整列します。これで、コンデンサを完全に充電した後でバッテリーを取り外すと、コンデンサはこの充電を長期間保持できます。そして、これがエネルギー貯蔵要素として機能する方法です。コンデンサの2つの端子に負荷をかけると、コンデンサは放電を開始し、接続した負荷に電流が流れ始めます。
コンデンサはさまざまな場所で使用できます。このプロジェクトのアプリケーションの1つ。バイパスコンデンサとしても使用できます。バイパスコンデンサは、スイッチングによって発生するリップルや変動を処理するなど、電源のノイズをフィルタリングするためにICとともに使用されます。そのため、そのタイミングで電源が遮断されると、コンデンサは一時的な電源として機能します。それらはまた整流器で使用することができます。整流器はダイオードで構成されていますが、コンデンサの役割も重要です。
整流器の出力は連続波形であり、コンデンサから渡されると、コンデンサの充電と放電によって滑らかなDC信号に変換されます。コンデンサのもう1つの用途は、信号フィルタリングです。これらは、信号処理で広く使用されているフィルターを設計するために使用されます。そのため、ラジオで周波数を調整して、聴きたい完璧なチャンネルを選択するために使用されます。コンデンサの最後の、しかし少なくとも重要な用途は、エネルギーを蓄えることです。それらの寿命は通常のバッテリーよりもはるかに優れており、充電と放電の時間が実際に短いため、はるかに速く電力を供給することができます。
電圧トリプラー回路図
回路は非常に単純です。この回路は、ブレッドボード上に作成するか、Perfboardにはんだ付けすることができます。回路図に従うだけで、準備は完了です。まず、変圧器の9V端子をコンデンサの正端子に接続します。次に、このコンデンサの負の端子をダイオードの正の端子に接続してから、このダイオードの負の端子をトランスの0V端子に接続します。次に、別のダイオードのマイナス端子をこのダイオードのプラス端子に接続し、プラス端子を別のコンデンサのマイナス端子のマイナス端子に接続してから、このコンデンサのプラス端子をトランスの0V端子に接続します。
次に、3番目のコンデンサの正の端子を前のダイオードの負の端子に接続し、負の端子を3番目のダイオードの正の端子に接続してから、このダイオードの負の端子をトランスの0V端子。
9-0-9変圧器を使用して、220VのAC主電源を降圧しています。ここで、最初の正の半サイクルで、ダイオードD1が順方向にバイアスされ、コンデンサC1がD1から電圧のピーク値（Vpeak）まで充電されます。そして、負の半サイクルでは、ダイオードＤ２は順方向にバイアスされ、ダイオードＤ１は逆方向にバイアスされる。 D1はコンデンサC1を放電させません。コンデンサC2は、C1（Vpeak）とAC主電源の負のピーク電圧の合計電圧で充電されるため、2Vpeakに充電されます。
2番目の正の半サイクル中に、ダイオードD1とD3が導通し、D2が逆バイアスされます。したがって、コンデンサC3は2VpeakであるC2と同じ電圧に充電されます。ここで、コンデンサC1とC3が直列に接続されていることがわかるように、これらのコンデンサの両端の合計電圧はVpeak + 2Vpeak=3Vpeakです。このようにして、印加電圧の3倍の値を出力として取得します。分析的には、上記の計算は正しい可能性があります。しかし、実際的な側面も考慮する必要があります。実際には、一部の電圧もダイオード間で降下するため、出力電圧は入力電圧の正確に3倍ではありません。次のようになります：
Vout =3 x Vpeak –ダイオード間で電圧が低下します
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電圧トリプラー回路の動作
入力側の電圧は変圧器から測定され、出力側の電圧は3番目のダイオードから測定されます。まずデジタルマルチメータのつまみを20Vレンジに設定して入力電圧を測定し、次にレンジを変えて出力側の電圧を測定します。このプロジェクトでは、9Vトランスを使用して入力を行いました。この値はRMS値であるため、ピークツーピーク電圧を決定するには、√2を掛ける必要があるため、Vpeak=9x√2=12.7V
したがって、分析的には、出力は12.7 x 3 =38.1Vになります
しかし、約37.3 Vであることがわかります。したがって、ダイオード間の電圧降下は38.1〜37.3 =0.8V
です。産業技術