コックロフト・ウォルトン乗算器計算機は、コックロフト・ウォルトン電圧乗算器回路の出力電圧を計算するための専用ツールです。この回路は、複数の段に配置された一連のコンデンサとダイオードを介して、低いAC入力電圧を大幅に高いDC出力電圧に変換します。粒子加速器、X線装置、高電圧などのアプリケーションで広く使用されています。 電力 用品。
この計算機は、段数、負荷電流、入力周波数、コンポーネント値などの要素を考慮して、回路の出力電圧を計算する複雑なプロセスを簡素化します。
コックロフト・ウォルトン乗数計算機の公式
コックロフト・ウォルトン乗算器の出力電圧は、次の式を使用して計算できます。
どこ：
- Vout: 出力電圧
- ヴィンピーク: AC電源のピーク入力電圧
- N: 乗算器の段数
- イロード: 負荷電流
- R: ダイオードとコンデンサの等価直列抵抗
- Q: 各サイクルで転送される電荷
- C: 各コンデンサの静電容量
- f: 入力AC周波数
説明
- 2 × Vin_peak × N: 損失がないと仮定した場合の理想的な電圧ゲインを表します。
- 負荷 × (R × N × (N + 1) / 2): を占める 電圧降下 負荷電流と内部抵抗によるものです。
- （Q / C × f × N）: 電荷蓄積の制限によって発生するリップル電圧と電圧降下を考慮します。
この式により、現実世界の非効率性を考慮した正確な出力電圧予測が保証されます。
すぐに使える参照表
ここに、標準的なコックロフト・ウォルトン乗算器の一般的なパラメータによるおおよその出力電圧を示す参照表があります。これらは、詳細な計算を必要とせずにユーザーを支援するための一般的な推定値です。
| 入力AC電圧（V_peak） | ステージ数 (N) | 静電容量 (μF) | 負荷電流 (mA) | 出力電圧（V） |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 5 | 1 | 10 | 920 |
| 120 | 6 | 0.5 | 15 | 1080 |
| 200 | 8 | 0.1 | 5 | 1600 |
| 300 | 10 | 0.05 | 2 | 2800 |
この表は、抵抗とリップルが最小限であることを前提としています。実際の結果は回路パラメータによって異なる場合があります。
コックロフト・ウォルトン乗数計算機の例
次の仕様でコックロフト・ウォルトン乗算器の出力電圧を計算してみましょう。
- ヴィンピーク：120 V
- N: 6ステージ
- イロード：15 mA
- R：5Ω
- C: 0.5µF
- f：50 Hz
- Q: 0.015 C (Iload / fとして計算)
ステップ1: 理想的な電圧
理想的な電圧利得 = 2 × Vin_peak × N = 2 × 120 × 6 = 1440 V
ステップ2: 負荷による電圧降下
負荷による電圧降下 = Iload × (R × N × (N + 1) / 2) = 0.015 × (5 × 6 × (6 + 1) / 2) = 0.015 × 105 = 1.575 V
ステップ3: リップル電圧
リップル電圧 = Q / (C × f × N) = 0.015 / (0.5 × 10⁻⁶ × 50 × 6) = 0.015 / 0.00015 = 100 V
ステップ4: 最終出力電圧
Vout = 理想的な電圧利得 − 電圧降下 − リップル電圧 = 1440 − 1.575 − 100 ≈ 1338.425 V
出力電圧はおよそ 1338.4 V.
最も一般的な FAQ
主な制限としては、負荷電流による大幅な電圧降下、段数の増加によるリップル電圧の増加、高出力電圧での効率低下などが挙げられます。設計および実装時には、これらの要因を考慮する必要があります。
静電容量または入力周波数を上げると、リップル電圧を下げることができます。ただし、これには高品質のコンポーネントが必要になる可能性があり、コストが増加する可能性があります。
実際のステージ数は、必要な出力電圧、入力周波数、負荷要件によって異なります。ステージ数が多すぎると、損失が大きくなり、パフォーマンスが不安定になる可能性があります。