Kaskadi (elektroniikka)

Kaskadi eli jännitteenkertaaja on Cockcroft-Walton generaattorista muunneltu yksinkertainen sähköinen piiri jolla vaihtovirran jännitettä voidaan nostaa kondensaattoreista ja diodeista rakennetun virtapiirin avulla virran muuttuessa samalla piirin ensimmäisen diodin jälkeen tasavirraksi.

Toiminta

Neliportaisen kaskadin rakenne: Us on vaihtovirtalähde, Cn kondensaattoreita, Dn diodeja, ja 4Us kaskadin nelinkertaistaman jännitteen ulostulo.

Tiedosto:Kaskadi vihrea.JPG

Tyypillinen television kaskadi.

Yhden megavoltin (1 MV = 1,000,000 V) Cockcroft-Walton generaattori vuodelta 1937.

Kaskadin toiminta voidaan selittää yksinkertaisesti seuraavan kaavan perusteella:

Alimpana kuvassa on muuntaja (Tr) ja tässä tapauksessa kaskadin ensimmäisen diodin ollessa anodi muuntajaan päin, vaihtovirran positiivinen jännitepiikki läpäisee diodin ja potentiaaliero vaiheen ja nollan välillä lataa ensimmäisen kondensaattorin C1 tässä tapauksessa muuntajan toisiojännitteen 100 V -suuruiseksi. Syötettäessä kaskadia vaihtovirralla, ensimmäinen kondensaattori lataa kondensaattorin C2 diodin läpi.

Tämä on tyypillinen puoliaaltotasasuuntaavan kaskadin rakenne.

Potentiaalierot

Vaihtovirta muodostuu kuitenkin jatkuvista johdinten välillä vaihtuvista jännitepiikeistä ja potentiaalieroista jotka lataavat kondensaattorit diodien läpi, jännitteen kaksinkertaistuessa jokaisen askeleen jälkeen ja suurimman potentiaalieron muodostuessa aina muuntajan nollajohtimen ja viimeisimmän kondensaattorin väliin.

Kaskadityyppejä

Yleisesti käytetyimpiä kaskadityyppejä oli television juovamuuntajan jännitteen nostamiseen ja vakavoimiseen tarkoitettu neliportainen (neljä diodia ja kondensaattoria) muovikuoren sisälle hartsiin upotettu kaskadi (ks. vihreä kaskadi kuvassa). Tämäntyyppiset kaskadit ovat poistuneet käytöstä nykyaikaisten juovamuuntajien, ja uudentyyppisten näyttölaitteiden tieltä.

Kaskadeja käytetäänkin nykyisin lähinnä tieteellisissä tarkoituksissa ja erilaisissa sähkökokeissa.

Cockcroft-Walton generaattori

Cockcroft-Walton generaattori on nimestään huolimatta myös kaskadi, ja poikkeaa varsinaisesta kaskadista ainoastaan rakenteeltaan, mutta itse virtapiirin toiminta ja rakenne on silti sama.

Generaattori on nimetty fyysikoiden John Cockcroft ja Ernest Walton mukaan, heidän käytettyään miljoonan voltin kaskadia atomin halkaisemisessa keinotekoisella ydinreaktiolla.