Spannungsverdoppler / Spannungsverdopplerschaltungen

Spannungsverdopplung ist eine Art der Gleichrichtung, bei der die Ausgangsgleichspannung größer ist als der Scheitelwert der Eingangswechselspannung.

Hinweis: Die Eingangsspannung ist eine Wechselspannung, die Ausgangsspannung ist in der Regel eine Gleichspannung. Wird eine Spannungsverdopplerschaltung belastet, ist die Ausgangsspannung nicht mehr stabil. Die Gleichspannung verändert sich zu einer Mischspannung mit hoher Restwelligkeit. Diese Ausgangsspannung eignet sich in der Regel nicht für die Stromversorgung.

Einpuls-Verdopplerschaltung D1 / Villard-Schaltung

Einpuls-Verdopplerschaltung oder Villard-Schaltung
Die Villard-Schaltung besteht aus einer Einweg-Gleichrichterschaltung (C1 und D1), der eine Diode und ein Kondensator (D2 und C2) nachgeschaltet ist.
Die Diode D1 dient der Gleichrichtung. Das bedeutet, während einer Halbwelle werden die Elektrolytkondensatoren C1 und C2 aufgeladen. Bei der nächsten Halbwelle addiert sich diese Spannung zur Ausgangsspannung. Damit der Kondensator C2 sich nicht wieder über den Kondensator C1 entlädt, ist die Diode D2 als Entladesperre in Sperrrichtung geschaltet.

Hinweis: Die eigentliche Villardschaltung besteht nur aus dem Elektrolytkondensator C1 und der Diode D1. Die nachgeschaltete Diode D2 und der Elektrolytkondenstor C2 stammen von Greinacher.

Formel zur Berechnung der Ausgangsgleichspannung

Formel

Formel zur Berechnung der Kondensatoren

Formel zur Berechnung der Größe der Kondensatoren bei einem bestimmten Laststrom
Die Kapazität C der Elektrolytkondensatoren muss in Abhängigkeit des Laststroms berechnet werden. Der Strom I und die Spannung U entsprechen den Scheitelwerten. n ist die Anzahl der Stufen (Diode-Diode-Kondensator-Kombination). Die Konstante 34 wird in Sekunden angegeben. Das Ergebnis hat die Einheit As/V (Amperesekunden pro Volt).

Zweipuls-Verdopplerschaltung D2 (nach DIN 41761) / Delon-Schaltung oder Greinacher-Schaltung

Zweipuls-Verdopplerschaltung Delon-Schaltung Greinacher-Schaltung
Die Zweipuls-Verdopplerschaltung D2 besteht aus zwei Einweg-Gleichrichterschaltungen (Diode), denen jeweils ein Kondensator als Last nachgeschaltet ist.
Die Gleichrichterdiode D1 erzeugt eine pulsierende Gleichspannung aus der positiven Halbwelle, die Gleichrichterdiode D2 aus der negativen Halbwelle, der Eingangswechselspannung. Die Gleichrichterdioden D1 und D2 müssen dabei eine Sperrspannung vom doppelten Scheitelwert der Eingangswechselspannung vertragen können.
Die beiden Lastkondensatoren werden abwechselnd, fast auf den Scheitelwert, der Wechselspannung aufgeladen. Durch ihre Zusammenschaltung entsteht ein doppelter Scheitelwert.
Am Ausgang der Schaltung liegt eine Gleichspannung, die im unbelasteten Zustand ungefähr den doppelten Scheitelwert hat.

Formel zur Berechnung der Ausgangsspannung

Formel

Anwendung der Spannungsverdopplerschaltungen:

  • In Messgeräten zur Anzeige von Spitze-Spitze-Spannungswerte.
  • Für Speisespannungen mit geringer Stromstärke geeignet.
  • Spannungsverdoppler werden z. B. in Fernsehgeräten verwendet, wenn die Röhre eine hohe Anodenspannung (ca. 400 V) benötigt.

Weitere verwandte Themen:

Teilen:

Elektronik-Fibel

Elektronik-Fibel

Das will ich haben!