Схема утроения напряжения используется тогда, когда требуется повысить напряжение источника в три раза. Так же как и в схеме удвоения, в схеме утроения можно повысить напряжение сети, не применяя для этой цели трансформатор. Изолирующий трансформатор также можно использовать для обеспечения безопасности. Поскольку выходное напряжение может в несколько раз превышать напряжение на вторичной обмотке трансформатора, можно воспользоваться более дешевым трансформатором.
Типичная схема утроителя напряжения показана на рис. 10.4, а. Для утроения напряжения в схему включены три диода и три конденсатора. Предположим, что на входе действует такая полуволна напряжения, при которой потенциал зажима Т1 положителен. При этом электроны перемещаются от зажима Т2 и заряжают конденсатор C1 (полярность указана на рисунке); далее через диод Д1 электроны поступают к зажиму T1. В течение следующей полуволны напряжения потенциал Т1 станет отрицательным. Теперь диод Д! будет закрыт, так как на него будет подано напряжение обратной полярности, а диод Д2 окажется открытым, и заряжаться будет конденсатор С2. Этот конденсатор зарядится до напряжения, в два раза превышающего напряжение на С1. Причина этого заключается в том, что конденсатор С2 заряжается не только под воздействием отрицательного входного напряжения, но и от напряжения на конденсаторе С1.
Увеличение напряжения на С2 можно понять, если обратиться к рис. 10,4,6. Здесь обозначены полярности входного напряжения и напряжения на С1, а стрелки показывают направление движения электронов. Заменим, что эти два источника напряжения действуют как последовательно включенные, поэтому напряжение на С2 будет равно сумме указанных напряжений.
Рис. 10.4. Схема утроения напряжения (стрелки указывают направление-движения электронов).
В течение третьего полупериода входного напряжения потенциал зажима Т1 станет вновь положительным. При этом конденсатор C1 опять зарядится до напряжения, равного амплитуде входного напряжения. При положительной полуволне напряжения на входе диод Д3 также будет открыт (эквивалентная схема при открытом диоде Д3 показана на рис. 10.4,в). Напряжение на конденсаторе С3 будет равно сумме напряжения на С2 и входного напряжения. Заметим, что обратно к зажиму Т1 электроны движутся через конденсатор С2, включенный последовательно. Так как конденсатор С2 заряжен до напряжения, которое при слабом нагрузочном токе почти равно удвоенной амплитуде входного напряжения, то напряжение, до которого заряжается конденсатор Сз, почти в три раза больше амплитуды сетевого напряжения (при отсутствии нагрузки). Так же как и в схеме удвоения, выходное напряжение здесь зависит от тока нагрузки, который несколько разряжает конденсаторы.
В качестве фильтра в данной схеме используются дроссель li и конденсатор С4. Для улучшения регулировочных характеристик схемы иногда применяют сопротивление утечки Ri, которое потребляет от источника небольшой ток постоянной величины.
При необходимости в схеме на рис. 10.4,а можно получить и удвоенное напряжение, которое следует снимать с конденсатора С2. Как и в схеме удвоения напряжения, регулировочные характеристики схемы можно улучшить путем увеличения емкости конденсаторов.