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CockcroftWaltonMultiplier - *コッククロフト・ウォルトン回路

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*コッククロフト・ウォルトン回路

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http://makisima.jp/engineering-lab/img/20110519_CockcroftWaltonMultiplier/20110519e_CockcroftWaltonMultiplierX10_correct_r50.jpg
&link(拡大,http://makisima.jp/engineering-lab/img/20110519_CockcroftWaltonMultiplier/20110519e_CockcroftWaltonMultiplierX10_correct.jpg)

LTspice 用 http://makisima.jp/engineering-lab/img/20110519_CockcroftWaltonMultiplier/20110519e_CockcroftWaltonMultiplierX10.asc

LTspice IV で作った回路例です。
コンデンサの容量はいいかげんです。
右のコンデンサと抵抗は負荷のつもりですが、ラベルがつながっていませんね....

コンデンサやダイオードの耐圧は、交流電圧 V0 [V] の2倍で 2 V0 [V] 必要です(図のC2のみ耐圧は V [V] のはず)。
取り出す高電圧の耐圧がなくてもよいのは便利です。

C1 に並列にダイオードを入れるべきという話がありますが、ここではモデルの簡略化で入れていません。

図は 10 倍ですが、1倍、2倍、... 、10倍まで取り出すことは可能です。
ただし、マイナス(グランド)はプラスと同じ側から取り出す必要があります。
つまり、

-2, 4, 6, 8, 10倍の電圧を取り出すとき:マイナスは V0ac2。プラスはそれぞれ V2, V4, V6, V8, V10
-1, 3, 5, 7, 9倍の電圧を取り出すとき:マイナスは V0ac1。プラスはそれぞれ V1, V3, V5, V7, V9

マイナスを逆側にすると、脈流になります。
例えば下図のような感じです。
10倍を取り出そうとして、マイナスを電源の逆側につないでしまった例です。
マイナスと同じ側の 1, 3, 5, 7, 9倍は正常ですが、10倍は逆側なので電源電圧分の脈流が表れてしまっています。

http://makisima.jp/engineering-lab/img/20110519_CockcroftWaltonMultiplier/20110519d_CockcroftWaltonMultiplierX10_PulsatingFlow_r50.jpg
&link(拡大,http://makisima.jp/engineering-lab/img/20110519_CockcroftWaltonMultiplier/20110519d_CockcroftWaltonMultiplierX10_PulsatingFlow.jpg)

LTspice 用 http://makisima.jp/engineering-lab/img/20110519_CockcroftWaltonMultiplier/20110519d_CockcroftWaltonMultiplierX10.asc

動作としては、
電荷が次々と持ち上げられていくような感じです。
ダイオードで電荷が片方にしか動けないので、充電されたコンデンサの電圧が変動すると、それに合わせて電荷が隣の(上位の電圧の)コンデンサに移ります。
一番下の交流電源の電圧が振動しているので、次々と持ち上がっていきます。

動作の解説はこの本にわかりやすく書かれています
-多田順一郎、「わかりやすい放射線物理学」、(1997)、オーム社

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(2011/5/19)