10.5. Утроитель напряжения

Схема утроения напряжения используется тогда, когда тре­буется повысить напряжение источника в три раза. Так же как и в схеме удвоения, в схеме утроения можно повысить напря­жение сети, не применяя для этой цели трансформатор. Изоли­рующий трансформатор также можно использовать для обес­печения безопасности. Поскольку выходное напряжение может в несколько раз превышать напряжение на вторичной обмотке трансформатора, можно воспользоваться более дешевым транс­форматором.

Типичная схема утроителя напряжения показана на рис. 10.4, а. Для утроения напряжения в схему включены три диода и три конденсатора. Предположим, что на входе действу­ет такая полуволна напряжения, при которой потенциал зажи­ма Т₁ положителен. При этом электроны перемещаются от за­жима Т₂ и заряжают конденсатор C₁ (полярность указана на рисунке); далее через диод Д1 электроны поступают к зажи­му T₁. В течение следующей полуволны напряжения потенци­ал Т₁ станет отрицательным. Теперь диод Д! будет закрыт, так как на него будет подано напряжение обратной полярности, а диод Д₂ окажется открытым, и заряжаться будет конденса­тор С₂. Этот конденсатор зарядится до напряжения, в два раза превышающего напряжение на С₁. Причина этого заключается в том, что конденсатор С₂ заряжается не только под воздейст­вием отрицательного входного напряжения, но и от напряжения на конденсаторе С₁.

Увеличение напряжения на С₂ можно понять, если обратить­ся к рис. 10,4,6. Здесь обозначены полярности входного напряжения и напряжения на С₁, а стрелки показывают направление движения электронов. Заменим, что эти два источника напряже­ния действуют как последовательно включенные, поэтому на­пряжение на С₂ будет равно сумме указанных напряжений.

Рис. 10.4. Схема утроения напряжения (стрелки указывают направление-движения электронов).

В течение третьего полупериода входного напряжения потен­циал зажима Т₁ станет вновь положительным. При этом кон­денсатор C₁ опять зарядится до напряжения, равного амплитуде входного напряжения. При положительной полуволне напряже­ния на входе диод Д₃ также будет открыт (эквивалентная схе­ма при открытом диоде Д₃ показана на рис. 10.4,в). Напряже­ние на конденсаторе С₃ будет равно сумме напряжения на С₂ и входного напряжения. Заметим, что обратно к зажиму Т₁ электроны движутся через конденсатор С₂, включенный после­довательно. Так как конденсатор С₂ заряжен до напряжения, которое при слабом нагрузочном токе почти равно удвоенной амплитуде входного напряжения, то напряжение, до которого заряжается конденсатор Сз, почти в три раза больше амплиту­ды сетевого напряжения (при отсутствии нагрузки). Так же как и в схеме удвоения, выходное напряжение здесь зависит от тока нагрузки, который несколько разряжает конденсаторы.

В качестве фильтра в данной схеме используются дрос­сель li и конденсатор С₄. Для улучшения регулировочных ха­рактеристик схемы иногда применяют сопротивление утечки Ri, которое потребляет от источника небольшой ток постоянной ве­личины.

При необходимости в схеме на рис. 10.4,а можно получить и удвоенное напряжение, которое следует снимать с конденса­тора С₂. Как и в схеме удвоения напряжения, регулировочные характеристики схемы можно улучшить путем увеличения емко­сти конденсаторов.