چندبرابرکننده ولتاژ

چندبرابرکنندهٔ ولتاژ آبشار ویلارد.

چندبرابرکننده ولتاژ (به انگلیسی: voltage multiplier) یک مدار الکتریکی است که منبع الکتریکی AC را از ولتاژ پایین‌تر به ولتاژ DC بالاتر تبدیل می‌کند، به‌طور معمول با استفاده از شبکه‌ای از خازن‌ها - دیودها - سلف - ای سی نوسان ساز

از چندبرابرکننده ولتاژ می‌توان برای تولید چند ولت برای وسایل الکترونیکی، تا میلیون‌ها ولت برای اهدافی مانند: آزمایش‌های فیزیک با انرژی بالا و آزمایش ایمنی رعد و برق استفاده کرد. متداول‌ترین نوع چندبرابرکننده ولتاژ، چندبرابرکننده سِری نیم موج است که به آن آبشار ویلارد نیز گفته می‌شود (امّا در واقع توسط هاینریش گریناچر اختراع شده‌است).

عملکرد

با فرض این که پیک ولتاژ منبع AC است u_s+_، و مقادیر C به اندازه کافی بزرگ، اجازه می‌دهد زمانی که شارژ می‌شود، جریان را بدون تغییر قابل توجهی در ولتاژ جاری کند، سپس کار (ساده شده) آبشار به شرح زیر است:

تصویری از عملیات شرح داده‌شده، با U_s = 100 V+

1. بیشینه منفی (U_s−): خازن C₁ از طریق دیود D₁ به U_s شارژ می‌شود V (اختلاف پتانسیل بین صفحه سمت چپ و راست از خازن Us است)
2. بیشینه مثبت (U_s+): پتانسیل C₁ با ولتاژ منبع اضافه می‌کند، شارژ C ₂ به 2U_s از طریق D₂
3. بیشینه منفی: پتانسیل C₁ به ۰ ولت کاهش یافته‌است، در نتیجه اجازه می‌دهد C₃ تا از طریق D₃ به مقدار 2U_s شارژ بشود.
4. بیشینه مثبت: پتانسیل C₂ بالا می‌رود تا 2U_s (شبیه به مرحله ۲)، همچنین C₄ تا 2U_s شارژ می‌شود. ولتاژ خروجی (مجموع ولتاژ تحت C ₂ و C ₄) افزایش می‌یابد تا 4U_s برسد.

در واقعیت چرخه‌های بیشتری برای رسیدن به ولتاژ کامل C₄ لازم است. هر طبقه اضافی دو دیود و دو خازن ولتاژ خروجی را دو برابر ولتاژ بیشینه منبع AC افزایش می‌دهد.

منابع

• Campardo, Giovanni; Micheloni, Rino; Novosel, David VLSI-design of Non-volatile Memories, Springer, 2005 شابک ‎۳−۵۴۰−۲۰۱۹۸-X.
• Lin, Yu-Shiang Low Power Circuits for Miniature Sensor Systems, Publisher ProQuest, 2008 شابک ‎۰−۵۴۹−۹۸۶۷۲−۳.
• Liu, Mingliang Demystifying Switched Capacitor Circuits, Newnes, 2006 شابک ‎۰−۷۵۰۶−۷۹۰۷−۷.
• McGowan, Kevin, Semiconductors: From Book to Breadboard, Cengage Learning, 2012 شابک ‎۱۱۳۳۷۰۸۳۸۲.
• Peluso, Vincenzo; Steyaert, Michiel; Sansen, Willy M. C. Design of Low-voltage Low-power CMOS Delta-Sigma A/D Converters, Springer, 1999 شابک ‎۰−۷۹۲۳−۸۴۱۷−۲.
• Yuan, Fei CMOS Circuits for Passive Wireless Microsystems, Springer, 2010 شابک ‎۱−۴۴۱۹−۷۶۷۹−۵.
• Zumbahlen, Hank Linear Circuit Design Handbook, Newnes, 2008 شابک ‎۰−۷۵۰۶−۸۷۰۳−۷.

پیوند به بیرون

• Basic multiplier circuits
• Cockcroft Walton multipliers
• Schematic of Kadette brand (International Radio Corp.) model 1019. A 1937 رادیو with a لامپ خلأ (25Z5) voltage multiplier rectifier.