ضرب کننده ولتاژ

 مدار بالا، یک دو برابر کننده ولتاژ نیم موج را نشان می­‌دهد. در طول نیم سیکل منفی شکل موج ورودی سینوسی، دیود D1 بایاس مستقیم است، هدایت کرده و خازن پمپ C1 را به حداکثر مقدار ولتاژ ورودی (Vp) شارژ می­‌کند. از آنجایی که هیچ مسیر برگشتی برای تخلیه خازن C1 وجود ندارد، به طور کامل شارژ می­‌شود و به عنوان یک المان ذخیره­‌سازی سری با منبع ولتاژ عمل می­‌کند. هم زمان، دیود D2 از طریق D1 هدایت کرده و خازن C2 را شارژ می‌­کند.

در طول نیم سیکل مثبت، دیود D1 بایاس معکوس است و جلوی تخلیه C1 را می­‌گیرد در حالی که دیود D2 بایاس مستقیم بوده و خازن C2 را شارژ می­‌کند. اما از آنجایی که ولتاژی در خازن C1 از قبل برابر با پیک ولتاژ ورودی است، خازن C2 به اندازه دو برابر مقدار ولتاژ پیک سیگنال ورودی شارژ می­‌شود.

به عبارت دیگر، V (پیک مثبت) + V (پیک منفی)، بنابراین در نیم سیکل منفی، دیود D1، خازن C1 را به Vp شارژ می­‌کند و در نیم سیکل مثبت D2، پیک ولتاژ AC را بهVp  در C1 اضافه می­‌کند و همه آن را به C2 منتقل می­‌کند. ولتاژ در خازن C2، از طریق بار تخلیه شده و برای نیم سیکل بعدی آماده می‌­شود.

بنابراین، ولتاژ دو سر خازن C2 را می­‌توان به صورت زیر محاسبه کرد: Vout = 2Vp، (البته منهای افت ولتاژ در دیودهای مورد استفاده) که در آن Vp مقدار پیک ولتاژ ورودی است. توجه داشته باشید که این ولتاژ خروجی دوبرابر شده، آنی نیست اما در هر سیکل ورودی به آرامی افزایش می‌یابد و در نهایت به 2Vp می‌رسد.

از آنجایی که خازن C2 فقط در طول نیم سیکل شکل موج ورودی شارژ می­‌شود، ولتاژ خروجی تخلیه شده به بار دارای فرکانس ریپل برابر با فرکانس تغذیه است، از این رو به آن دو برابر کننده ولتاژ نیم موج می­‌گویند. عیب این کار این است که هموار کردن این فرکانس ریپل بزرگ مانند مدار یکسوکننده نیم موج، می‌­تواند دشوار باشد. همچنین، خازن C2 باید دارای ولتاژ آستانه DC حداقل دو برابر مقدار پیک ولتاژ ورودی باشد.

مزیت “مدار ضرب­ کننده ولتاژ” این است که اجازه می­‌دهد ولتاژهای بیشتری از منبع برق ولتاژ پایین بدون نیاز به یک ترانسفورماتور گران قیمت ولتاژ بالا تولید شود همانطور که مدار دو برابر کننده ولتاژ، استفاده از ترانسفورماتور با نسبت افزایش پایین­تر را نسبت به زمانی که از یک منبع تمام موج معمولی استفاده می­‌شود، ممکن می­‌سازد. با این حال، در حالی که ضرب‌کننده‌های ولتاژ می‌توانند ولتاژ را افزایش دهند، آن­ها فقط می‌توانند جریان‌های کم را به یک بار با مقاومت بالا (+100kΩ) تامین کنند، زیرا با افزایش جریان بار، ولتاژ خروجی تولید شده به سرعت کاهش می‌یابد.

با معکوس کردن جهت دیودها و خازن­‌ها در مدار، می­‌توانیم جهت ولتاژ خروجی را نیز معکوس کنیم و خروجی ولتاژ منفی ایجاد کنیم. همچنین، اگر خروجی یک مدار ضرب‌کننده را به ورودی یک مدار دیگر (سری) وصل کنیم، می‌توانیم ولتاژ خروجی DC را با گام­هایی از اعداد صحیح افزایش دهیم تا سه برابر کننده ولتاژ یا مدارهای چهار برابر کننده ولتاژ تولید کنیم.