Генератор Кокрофта – Уолтона
Генератор Кокрофта-Уолтона ( CW ) или умножитель представляет собой электрическую цепь , которая генерирует высокое постоянное напряжение из низковольтного переменного тока или пульсирующего постоянного тока. Он был назван в честь британских и ирландских физиков Джона Дугласа Кокрофта и Эрнеста Томаса Синтона Уолтона , которые в 1932 году использовали эту схему для питания своего ускорителя частиц , осуществив первый в истории искусственный ядерный распад. [1] Они использовали этот каскад умножителей напряжения в большинстве своих исследований, которые в 1951 году принесли им премию. Нобелевская премия по физике за « Трансмутацию атомных ядер искусственно ускоренными атомными частицами». Схема была открыта в 1919 году Генрихом Грейнахером , швейцарским физиком . По этой причине этот каскад удвоителей иногда также называют множителем Грейнахера . Схемы Кокрофта – Уолтона до сих пор используются в ускорителях частиц. Они также используются в повседневных электронных устройствах, требующих высокого напряжения, таких как рентгеновские аппараты , микроволновые печи и копировальные аппараты .
Генератор непрерывного тока представляет собой умножитель напряжения , который преобразует переменную или пульсирующую электрическую мощность постоянного тока с низкого уровня напряжения в более высокий уровень постоянного напряжения. Он состоит из многоступенчатой цепи умножителя напряжения, состоящей из конденсаторов и диодов , для генерирования высокого напряжения. В отличие от трансформаторов , этот метод устраняет необходимость в тяжелом сердечнике и большом количестве требуемой изоляции/герметизации. Используя только конденсаторы и диоды, эти умножители напряжения могут повышать относительно низкие напряжения до чрезвычайно высоких значений, и в то же время они намного легче и дешевле, чем трансформаторы. Самым большим преимуществом таких схем является то, что напряжениена каждой ступени каскада равно только удвоенному пиковому входному напряжению в однополупериодном выпрямителе. В двухполупериодном выпрямителе оно в три раза превышает входное напряжение. Его преимущество заключается в том, что требуются относительно недорогие компоненты и его легко изолировать. Также можно подключить выход любого каскада, как в многоотводном трансформаторе.
Чтобы понять работу схемы, см. схему двухкаскадной версии справа. Предположим, что схема питается переменным напряжением V i с пиковым значением V p , и первоначально конденсаторы не заряжены. После включения входного напряжения
При каждом изменении входной полярности ток течет вверх по «стеку» конденсаторов через диоды, пока они все не зарядятся. Все конденсаторы заряжены до напряжения 2 Вп , кроме С1 , который заряжен до Вп . Ключом к умножению напряжения является то, что пока конденсаторы заряжаются параллельно, они подключаются к нагрузке последовательно. Поскольку C2 и C4 включены последовательно между выходом и землей, общее выходное напряжение (в условиях холостого хода) равно V o = 4 В p .
Эта схема может быть расширена до любого количества ступеней. Выходное напряжение без нагрузки равно удвоенному пиковому входному напряжению, умноженному на количество ступеней N , или, что эквивалентно, размаху входного напряжения от пика к пику ( V pp ), умноженному на количество ступеней.
Один из способов взглянуть на схему состоит в том, что она работает как зарядовый «насос», перекачивающий электрический заряд в одном направлении вверх по стопке конденсаторов. Схему CW, наряду с другими подобными емкостными схемами, часто называют накачкой заряда . При значительных нагрузках заряд конденсаторов частично истощается, и выходное напряжение падает пропорционально выходному току, деленному на емкость.
.jpg/440px-KEK_Cockcroft-Walton_Accelerator_(1).jpg)
.jpg){kind=link}
