Hilfe bei Schaltung (Spannungsverdoppler)

Ich brauche Hilfe bei folgender Schaltung:Schaltkreis

Ich simuliere es mit LTSpice IV und habe folgendes:

Simulation

Aber ich konnte dieses Denken nicht zustande bringen. Natürlich weiß ich, dass es möglich ist, dass vor dem Kondensator C2 eine Gleichspannung anliegt, wenn es auf der anderen Seite Masse ist, aber das konnte ich nicht verstehen.

Ich dachte zum Beispiel, dass es bei Vnode so etwas wie die Kennlinie eines Kondensators sein muss, der sich in einer Wechselspannung entlädt.

Jede Hilfe wird geschätzt. Danke!

Ein gebräuchlicher Name für diese Schaltung ist "Halbwellen-Spannungsverdoppler". Wenn Sie das in Google Books suchen, finden Sie möglicherweise mehr oder weniger intuitive Erklärungen, wie es funktioniert. Hier ist einer .
Wenn Sie C1 auf einen [viel] kleineren Kapazitätswert als C2 einstellen, sollten Sie in der Simulation sehen können, wie die Spannung von C2 über mehrere Zyklen hochgepumpt wird, was die alternativen Namen für diese Schaltung erklärt ("Diodenpumpe" oder "Ladung") Pumpe").
Eine andere Möglichkeit, über diese Schaltung nachzudenken, besteht darin, sie in zwei Stufen zu zerlegen, die Klemme (C1 und D2 in Ihrem Diagramm) und den Gleichrichter. Marstons Buch über Dioden usw. enthält eine Erklärung in diese Richtung, obwohl Sie einige Seiten (S. 13-23) lesen müssen, um all diese Informationen zu erhalten.

Antworten (3)

Ich denke, Sie werden interessantere Signale sehen, wenn Sie Ihre Transientenanalyse so einstellen, dass Sie die ersten Millisekunden Ihrer Schaltung beobachten können. Es sieht so aus, als ob Sie "Zeit zum Starten der Datenspeicherung" = 0,9 eingestellt haben. Stellen Sie es auf 0 und ändern Sie die "Stoppzeit" auf 0,2 (Sie sehen die ersten 10 Zyklen) und Sie werden erkennen, was los ist. Sie können auf diese Parameter zugreifen, indem Sie mit der rechten Maustaste auf die .tran-Anweisung in LTSpice klicken. Viel Glück!

Dies ist eine Ladungspumpe. Es funktioniert, indem es buchstäblich Ladung pumpt, wie eine Wasserpumpe Wasser pumpen würde. Diese Kondensatoren haben keine RC-Entladungscharakteristik, da es keine Rs in der Schaltung gibt.

Verwenden Sie dies als Gedankenexperiment, um zu verstehen, was vor sich geht: Stellen Sie sich vor, die Kondensatoren sind flexible Membranen und die Dioden sind Einwegventile (ignorieren Sie Vf vorerst). Das sollte klar machen, warum sich die Schaltung so verhält, wie sie es tut.

Edit: Ok, hier. Diese Simulation enthält alle Spannungen und Ströme und vereinfacht die Dinge durch die Verwendung einer Rechteckwelle anstelle einer Sinuswelle. Sie müssen auf den Strom im Stromkreis achten, um zu verstehen, was vor sich geht.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Spannungen Ströme

Diese Schaltung verhält sich komplexer, wenn ein Lastwiderstand über C2 liegt, da C2 in diesem Fall nach dem ersten Zyklus vollständig geladen wird und nichts weiter passiert.

Das stimmt, ich habe keinen Widerstand zum Entladen. Aber das ist das erste Mal, dass ich sehe, dass sich ein Kondensator so verhält, und ich verstehe das nicht, wenn ich so denke, wie Sie es tun.
Stellen Sie sich V1 als einen Kolben vor, der Wasser in einem Rohr drückt und zieht. C1 ist eine Membran, also fließt kein Wasser durch, aber es drückt und zieht eine gleiche Menge Wasser auf der anderen Seite. Wasser fließt nur in Pfeilrichtung durch die Dioden.
In der „Push“-Phase wird Wasser (Strom) durch D1 gedrückt. Während der „Pull“-Phase wird D1 blockiert und mehr Wasser (Strom) wird durch D2 eingezogen.
Sobald die Spannung an C2 (Vout) auf ihrem Maximum ist, drückt die Pumpe keinen Strom mehr durch D1, sodass Vout auf ihrem Maximalwert bleibt.
Tut mir leid, Daniel, aber ich verstehe das nicht. Gibt es ein Lehrbuch wo ich das nachlesen kann? Oder irgendein Video auf Youtube?
Idealerweise blockieren Kondensatoren Gleichstrom und lassen Wechselstrom durch. Dioden blockieren Strom in eine Richtung und lassen Strom in die andere Richtung zu. Unter Verwendung dieser beiden Tatsachen sollte diese Schaltung sinnvoll sein.
Ich weiß das, aber hier ist alles AC und was ich (in Vnode) habe, ist der gleiche Eingang, aber "auf einem DC", oder so ähnlich

Sie machen etwas falsch / kontraproduktiv in Ihrer Simulation und (laut Arcus Beobachtung) ist das Ihr Tran-Befehl. Selbst bei gleichen Kondensatoren habe ich keine Probleme, die anfängliche Ladung zu sehen, bevor sie in den stationären Zustand übergeht.

Laut meinen Kommentaren sieht Vd genau wie eine Klemme aus.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und (auch laut meinen Kommentaren) ist die Ladewirkung von C2 noch deutlicher, wenn Sie C1 wie unten beschrieben senken. Es dauert nun viel mehr Zyklen, bis der Ausgang den ~18V-Wert erreicht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sagst du auch

Ich dachte, dass es in Vnode so etwas wie die Kennlinie eines Kondensators sein muss, der sich in einer Wechselspannung entlädt.

Mir ist nicht klar, was Sie damit genau meinen, aber die erste Diode und der Kondensator bilden eine sogenannte Klemme ; Sobald der stationäre Zustand erreicht ist, verschiebt die Klemme die Sinuswelle (oder jede andere Wellenform), sodass die unteren Spitzen (in diesem Fall) mit 0 V ausgerichtet sind (tatsächlich abzüglich eines Vorwärtsabfalls der Diode). Genau das sehen wir bei Vnode/Vd in der Simulation. Die Grafiken auf Wikipedia sind in Bezug auf die Übergangsphase tatsächlich falsch (wie auf der Diskussionsseite dort seit einigen Jahren vermerkt); Die Klemme begrenzt die Ausgangsspannung (wie in meinen Simulationen zu sehen), sodass sie während des Übergangs nicht unter ca. -0,6 V (den Diodenübergangsspannungsabfall) fällt.