Spannungsvervielfacher / Spannungsvervielfacherschaltungen

Spannungsvervielfachung 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 eine pulsierende Gleichspannung. Diese Ausgangsspannung eignet sich in der Regel nicht für die Stromversorgung.

Spannungsvervielfacherschaltung aus zwei Villard-Schaltung
Die hier abgebildete Schaltung ist eine zweistufige Spannungsvervielfacherschaltung. Durch die Kombination von 2 Villardschaltungen (Einpuls-Verdopplerschaltung) erhält man eine Spannungsvervielfacherschaltung.
An der Diode D2 der ersten Villard-Schaltung liegt die Spannung an, die zur Speisung der nachgeschalteten Villard-Schaltung verwendet wird.
Daraus ergibt sich die Formel:
Formel

Dreistufige Spannungsvervielfacherschaltung
Bei der abgebildeten Schaltung handelt es sich um eine dreistufige Spannungsvervielfacherschaltung. Diese drei Stufen setzen sich aus je einer Villard-Schaltung zusammen. Je zwei Dioden und zwei Kondensatoren sind eine Stufe.
Jede weitere Stufe erhöht die im Leerlauf vorhandene Ausgangsspannung Ua um etwa das Doppelte.
Daraus ergibt sich die Formel:
Formel
n ist die Anzahl der Stufen.

Bei den Spannungsvervielfacherschaltungen müssen folgende Dinge beachtet werden:

  • Der Eingangsstrom ist n-mal so groß wie der Laststrom.
  • Der Innenwiderstand der Ausgangsspannung hängt wie bei allen anderen Gleichrichterschaltungen vom Innenwiderstand der Wechselspannungsquelle ab.
  • Der Innenwiderstand steigt mit der Anzahl der Stufen. Er verringert sich mit der Vergrößerung der Kondensatorwerte.
  • Die verwendeten Kondensatoren (außer C1) müssen eine Spannung von 2 • ûS vertragen.
  • Nach dem Einschalten einer Spannungsvervielfacherschaltung vergeht etwas Zeit, bis alle Kondensatoren aufgeladen sind.
  • Bei der Stromentnahme wird der am Ende liegende Kondensator zuerst entladen. Dieser wird vom vorgeschalteten Kondensator wieder aufgeladen.
  • Der Ausgangsstrom wird umso kleiner, je mehr Stufen verwendet werden. Bei hohen Lastströmen sind evt. Low-ESR-Elkos notwendig.

Anwendung der Spannungsvervielfacherschaltung:

  • Hochspannungserzeugung für elektrostatische Staubfilter
  • Hochspannungserzeugung für Fernsehbildröhren

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