Häufig benötigt man in Schaltungen eine höhere Spannung als die, die von der Spannungsquelle geliefert wird.
In der Wechselspannungstechnik nimmt man dafür häufig einen Transformator, der je nach Windungszahlen der einzelnen Spulen, die jeweilige Spannung hoch- bzw. herunter transformiert.
Ein Transformator funktionier aber leider nur mit Wechselstrom, denn nur bei sich änderndem Magnetfeld wird in der der Sekundärspule eine Spannung induziert. Für Gleichstrom benötigt man andere Verfahren.
Am Prinzip der Villard-Schaltung, die in diesem Video jedoch ebenfalls mit Wechselspannung betrieben wird, wird das Prinzip von Spannungsverdoppler- bzw. vervielfacherschaltungen im ersten Schritt deutlich.
Diese Schaltungen funktionieren nach dem gleichen Prinzip
Villard-Schaltung als Spannungsverdoppler
Das Prinzip funktioniert folgendermaßen.
Man nutzt die unterschiedliche Polarität einer Wechselspannung, um in einer Halbwelle einen Kondensator aufzuladen. Wenn dieser Kondensator die Ladung und damit die Spannung hält, wäre bei der nächsten negativen Halbwelle die gesamte Spannung doppelt so groß.
Der Kondensator würde aber normalerweise wieder entladen werden.
Um dies zu verhindern schaltet man eine Diode in Reihe zum Kondensator. Die Diode lässt den Strom in eine Richtung passieren. Der Kondensator wird also wie gewünscht aufgeladen.
In der anderen Richtung sperrt die Diode jedoch. Der Kondensator entlädt sich also nicht.
Dieses Prinzip wird bei Spannungsverdopplern für Gleichspannungen genutzt. Ein Beispiel für einen Spannungsverdoppler ist der Hochsetzsteller.
Im folgenden Video wird die Villard-Schaltung einmal in PSPICE aufgebaut und die Funktionsweise in einer Simulation gezeigt.
Gut sieht man, dass der Kondensator, wenn er denn erst einmal aufgeladen ist, die Spannung hält und bei der negativen Halbwelle der Spannungsquelle für das doppelte Potential sorgt.
Viel Spaß mit dem Video.
