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| − | Spannungsverdoppler sind eine besondere Form von | + | Spannungsverdoppler sind eine besondere Form von [[Gleichrichter]]schaltungen, bei denen die erzeugte Ausgangsgleichspannung größer ist als der Spitzenwert der gleichgerichteten Eingangswechselspannung.<br/>Eine Verdopplung von Gleichspannung ist nur über den Umweg der Wechselrichtung möglich. |
== Grundlagen == | == Grundlagen == | ||
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=== Symmetrische Verdopplung / Delon- oder Greinacher-Schaltung === | === Symmetrische Verdopplung / Delon- oder Greinacher-Schaltung === | ||
[[Bild:Delonschaltung.GIF|thumb|Delon-Schaltung]] | [[Bild:Delonschaltung.GIF|thumb|Delon-Schaltung]] | ||
| − | Die positive Halbwelle lädt über die Diode D1 den Kondensator C1 auf den Spitzenwert der Wechselspannung U<sub>e</sub> auf, die negative Halbwelle lädt über die Diode D2 den Kondensator C2 ebenfalls auf U<sub>e</sub> auf. Danach verhalten sich die beiden Kondensatoren wie zwei in Reihe geschaltete Spannungsquellen, an ihnen kann nun die verdoppelte Ausgangsspannung U<sub>a</sub> = 2 * U<sub>e</sub> abgegriffen werden. | + | Die positive Halbwelle lädt über die [[Diode]] D1 den Kondensator C1 auf den Spitzenwert der Wechselspannung U<sub>e</sub> auf, die negative Halbwelle lädt über die Diode D2 den [[Kondensator]] C2 ebenfalls auf U<sub>e</sub> auf. Danach verhalten sich die beiden Kondensatoren wie zwei in Reihe geschaltete Spannungsquellen, an ihnen kann nun die verdoppelte Ausgangsspannung U<sub>a</sub> = 2 * U<sub>e</sub> abgegriffen werden. |
Sie wird als symmetrisch bezeichnet, weil man den Punkt zwischen den Kondensatoren als Massepunkt betrachten kann (und damit U<sub>a</sub> = +/- U<sub>e</sub> gilt). | Sie wird als symmetrisch bezeichnet, weil man den Punkt zwischen den Kondensatoren als Massepunkt betrachten kann (und damit U<sub>a</sub> = +/- U<sub>e</sub> gilt). | ||
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=== Unsymmetrische Verdopplung / Villard-Schaltung === | === Unsymmetrische Verdopplung / Villard-Schaltung === | ||
[[Bild:Villardschaltung.GIF|thumb|Villard-Schaltung]] | [[Bild:Villardschaltung.GIF|thumb|Villard-Schaltung]] | ||
| − | Die negative Halbwelle lädt über die Diode D1 den Kondensator C1 auf die Spannung U<sub>e</sub> auf. Bei der positiven Halbwelle addiert sich die Spannung U<sub>e</sub> von C1 mit der Spannung U<sub>e</sub> am Eingang, so daß der Kondensator C2 über die Diode D2 nun auf U<sub>a</sub> = 2 * U<sub>e</sub> aufgeladen wird. | + | Die negative Halbwelle lädt über die [[Diode]] D1 den Kondensator C1 auf die Spannung U<sub>e</sub> auf. Bei der positiven Halbwelle addiert sich die Spannung U<sub>e</sub> von C1 mit der Spannung U<sub>e</sub> am Eingang, so daß der [[Kondensator]] C2 über die Diode D2 nun auf U<sub>a</sub> = 2 * U<sub>e</sub> aufgeladen wird. |
Sie wird als unsymmetrisch bezeichnet, weil am Ausgang der obere Anschluß immer auf positivem und der untere Anschluß immer auf negativem Potential liegt. | Sie wird als unsymmetrisch bezeichnet, weil am Ausgang der obere Anschluß immer auf positivem und der untere Anschluß immer auf negativem Potential liegt. | ||
Diese Schaltung ist ebenfalls einfach und verständlich. Ihr großer Vorteil liegt in der Kaskadierbarkeit zur weiteren Spannungserhöhung. | Diese Schaltung ist ebenfalls einfach und verständlich. Ihr großer Vorteil liegt in der Kaskadierbarkeit zur weiteren Spannungserhöhung. | ||
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| + | === Einschränkungen === | ||
| + | Die Eingangsspannung für diese Schaltungen ist eine Wechselspannung, die Ausgangsspannung eine pulsierende Gleichspannung. Diese Ausgangsspannung eignet sich nur bedingt zur Versorgung anderer Schaltungen, weil: | ||
| + | * die pulsierende Ausgangsspannung sich ohne weitere elektronische Maßnahmen (Glättung, Stabilisierung etc.) zumindest nicht zum störungsfreien Betrieb digitaler Schaltungen eignet und | ||
| + | * die Strombelastbarkeit, zumindest bei mehrstufigen Schaltungen, deutlich niedriger ist als die Belastbarkeit der ursprünglichen Quelle. Die Gesamtleistung der Quelle bleibt ja gleich. | ||
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*c. eine Hintereinanderschaltung von drei dieser Schaltungen | *c. eine Hintereinanderschaltung von drei dieser Schaltungen | ||
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| − | [[Bild:Villardkaskade1.GIF | + | b. [[Bild:Villardkaskade2.GIF]]<br/> |
| − | [[Bild:Villardkaskade2.GIF | + | c. [[Bild:Villardkaskade3.GIF]]<br/> |
| − | [[Bild:Villardkaskade3.GIF | + | |
Bei den Spannungsvervielfacherschaltungen muß beachtet werden: | Bei den Spannungsvervielfacherschaltungen muß beachtet werden: | ||
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*Alle verwendeten Kondensatoren (außer C1) müssen für eine Spannung von 2 * U<sub>e</sub> dimensioniert sein. | *Alle verwendeten Kondensatoren (außer C1) müssen für eine Spannung von 2 * U<sub>e</sub> dimensioniert sein. | ||
*Der Innenwiderstand steigt mit der Anzahl der Stufen, verringert sich aber bei einer Vergrößerung der Kondensatorwerte. Er hängt jedoch stark vom Innenwiderstand der Wechselspannungsquelle ab. | *Der Innenwiderstand steigt mit der Anzahl der Stufen, verringert sich aber bei einer Vergrößerung der Kondensatorwerte. Er hängt jedoch stark vom Innenwiderstand der Wechselspannungsquelle ab. | ||
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| + | Theoretisch sind mit Kaskadenschaltungen beliebig hohe Ausgangsspannungen möglich, praktisch stehen diesen jedoch technische Probleme entgegen (Isolation, Kapazitäten, Feldeffekte etc.). So sind im professionellen Bereich Kaskaden bis zu mehreren Megavolt erhältlich, im privaten Bereich erweisen sich bei ca. 40 kV die technischen Schwierigkeiten als nahezu unüberwindlich. | ||
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| + | {{FarbigerRahmen|'''Von der Verwendung höherer Wechselspannungen - insbesondere der Netzspannung - als Eingangsspannung einer Kaskade ist dringend abzuraten. Lebensgefahr!'''}} | ||
Version vom 8. Oktober 2009, 09:23 Uhr
| Dieser Artikel ist noch lange nicht vollständig. Der Auto/Initiator hofft das sich weitere User am Ausbau des Artikels beteiligen.
Das Ergänzen ist also ausdrücklich gewünscht! Besonders folgende Dinge würden noch fehlen: Ergänzungen und Erweiterungen jeder Art, auch Bilder... |
Spannungsverdoppler sind eine besondere Form von Gleichrichterschaltungen, bei denen die erzeugte Ausgangsgleichspannung größer ist als der Spitzenwert der gleichgerichteten Eingangswechselspannung.
Eine Verdopplung von Gleichspannung ist nur über den Umweg der Wechselrichtung möglich.
Inhaltsverzeichnis
Grundlagen
