Was ist ein Spannungsvervielfacher-Schaltkreis?

Ein Spannungsvervielfacher-Schaltkreis in der Thermotechnik multipliziert die Eingangsspannung und wandelt niedrige Gleichspannung in eine höhere Spannung um.

Was ist ein Spannungsvervielfacher-Schaltkreis?

Ein Spannungsvervielfacher-Schaltkreis, auch bekannt als Spannungsverdoppler, -verdreifacher, -vervierfacher usw., ist eine besondere Art von Gleichrichterschaltung, die entwickelt wurde, um die Ausgangsspannung über die Eingangsspannung hinaus zu erhöhen. Diese Schaltungen werden häufig in Anwendungen verwendet, bei denen hohe Spannungen benötigt werden, aber die Stromquelle nur eine niedrigere Spannungsversorgung bietet.

Grundstruktur eines Spannungsvervielfachers

Ein typischer Spannungsvervielfacher besteht aus einer Kombination von Dioden und Kondensatoren, die in einer bestimmten Weise angeordnet sind, um die Spannung zu multiplizieren. Im Allgemeinen arbeitet der Schaltkreis in mehreren Stufen oder Kaskaden, wobei jede Stufe die Spannung um ein bestimmtes Vielfaches erhöht.

  • Kondensatoren: Sie speichern die elektrische Energie und bauen das elektrische Potential auf.
  • Dioden: Diese Bauelemente lassen den Strom nur in eine Richtung fließen und verhindern, dass die gespeicherte Energie zurückfließt.

Funktionsprinzip

Die Funktionsweise eines Spannungsvervielfachers basiert auf der zyklischen Ladung und Entladung der Kondensatoren in Verbindung mit den Dioden. Ein einfacher Spannungsverdoppler zum Beispiel funktioniert wie folgt:

  1. Während der positiven Halbwelle der Eingangsspannung (AC) wird der erste Kondensator durch die erste Diode geladen.
  2. Während der negativen Halbwelle verschiebt sich die Ladung und ein zweiter Kondensator wird durch die zweite Diode geladen, wobei die Spannung der Eingangsspannung hinzugefügt wird.

Durch dieses Verfahren wird die Ausgangsspannung nahezu verdoppelt. Bei einem Spannungsvervielfacher mit mehreren Stufen wird dieser Prozess fortgesetzt, wobei jede Stufe die Spannung weiter erhöht.

Mathematische Darstellung

Angenommen, der Spannungsvervielfacher hat n Stufen und die Eingangsspannung beträgt Vin. Dann ergibt sich die Ausgangsspannung Vout wie folgt:

Vout ≈ n * Vin

Anwendungen

  • Kathodenstrahlröhren: In alten Fernseh- und Computermonitoren verwendet, um hohe Spannungen zu erzeugen.
  • Elektrostatik: In Geräten, die statische Ladungen erzeugen, wie z.B. Van-de-Graaff-Generatoren.
  • Medizinische Geräte: In Röntgengeräten zum Erzeugen der notwendigen hohen Spannungen.

Vorteile und Nachteile

Vorteile:

  • Erzeugung hoher Spannungen aus niedrigen Spannungsquellen.
  • Einfacher Aufbau und kostengünstig.

Nachteile:

  • Potential für Spannungsabfälle bei höheren Belastungen.
  • Komplexität und Instabilität bei sehr hohen Spannungen und Stufenanzahlen.

Insgesamt bieten Spannungsvervielfacher-Schaltkreise eine effektive Methode zur Erzeugung höherer Spannungen aus niedrigeren Spannungsquellen, was sie zu einem wesentlichen Bestandteil vieler elektronischer Geräte macht. Die Wahl des richtigen Schaltungstyps hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab.

header - logo

The primary purpose of this project is to help the public to learn some exciting and important information about electricity and magnetism.

Privacy Policy

Our Website follows all legal requirements to protect your privacy. Visit our Privacy Policy page.

The Cookies Statement is part of our Privacy Policy.

Editorial note

The information contained on this website is for general information purposes only. This website does not use any proprietary data. Visit our Editorial note.

Copyright Notice

It’s simple:

1) You may use almost everything for non-commercial and educational use.

2) You may not distribute or commercially exploit the content, especially on another website.