Вопрос отвлеченный, просто интересно стало.

Вот если надо сделать "повышалку" DC от автомобильного аккумулятора в AC ~220, то обычно прибегают к пуш-пуллу, DC 12->DC 320 и мостик с модулятором на 50Гц (ну или псевдосинус там). А вот почему нельзя сделать тупой зарядовый насос? Чтобы без индуктивности?

Вот я пытаюсь посчитать: например выходная мощность 100Вт при 320В выходного выпрямленного. Считаем - одна микрофарада выходного конденсатора - один миллиампер выходного тока в последнем звене и так далее (без учета кпд и еще много чего, правил арифметики, например )

Итого:
1) 100мкФ - 320В
2) 200мкФ - 160В
3) 400мкФ - 80В
4) 800мкФ - 40В
5) 1600мкФ - 20В
6) 3200мкФ - 10В

Вроде не дороже, и проще и технологичнее?

Где я не прав? Почему так не делают?

Я и вправду не вижу тут никакой арифметики...
А не делают так по одной простой причине: крайне низком КПД.

Включаем арифметику? Где, по Вашему, происходят потери? На токоограничивающих резисторах и диодах? Вроде не много там падает. Без арифметики понятно

А крайне низкий кпд - это сколько?

Понятно? Наверное, не совсем. Попробуйте сравнить энергию, затрачиваемую на заряд конденсатора через резистор с энергией, полученной конденсатором. Это можно сделать в каком-нибудь симуляторе. Потом продолжим.

А давайте опять без арифметики Меня учили при таком раскладе брать предельные случаи: берем сопротивление ноль - ответ на Ваш вопрос - кпд 100%

Будет чего считать - посчитаем без симуляторов

Без арифметики никак не получится. Нулевого сопротивления не бывает, кроме как в у сверхпроводника. Если хотите, подсказка: на сопротвлении резистора рассеится (в идеале) в тепло столько же, сколько приобретёт конденсатор. Итого, уже 50% потерь.

1. Дороже
2. Сложнее
3. Нетехнологично.

я б так не делал.

Нельзя без арифметики. И предельные случаи брать нельзя. Ибо дьявол кроется в мелочах. Заряд конденсатора Q=C*U. Энергия заряженного конденсатора E=C*U^2/2. Если к одному конденсатору емкости C, заряженному до напряжения U, подключить другой конденсатор такой же емкости, но разряженный, то после перераспределения заряда суммарная их энергия окажется вдвое меньше. Вот вам и КПД уже не 100%, а всего 50%.

Вообще говоря идея рабочая, но трудно реализуемая.
Принцип прост - если не давать разряжаться емкостям до 0 или хотя бы до полпитания, а скажем до 5% от заряженного уровня , То КПД будет неплох.
Все знают про умножители напряжения , у них неплохой КПД. Но это проявляется только когда напряжение падения на диодах мало (на всех последовательно включенных ) по сравнению с напряжением первичного источника. Чисто теоретически можно сделать на синхронных ключах с нулевым падением , ибо на диодах при умножении в 32 раза упадет гораздо больше чем 10 Вольт входного.

Опять же есть микрухи низковольтные на этом принципе - удваивают или инвертируют входное напряжение с нормальным КПД без всяких подлых индуктивностей. Но чем меньше ток тем КПД выше.
Короче можно, но не нужно так делать. пока что.

Можно, конечно, плюнуть на всю эту арифметику, заточить паяльник и за день спаять. Но, посидевши неделю у этой сковородки раскаленной, начинаешь понимать, что лучше было начинать все-таки с литературы и арифметики.
Не получается эффективное умножение напряжений при сколь-нибудь заметных мощностях. Мешают большие токи, потери в диодах, самих конденсаторах.
Ну и конденсатор - никудышний накопитель энергии в принципе. Зарядить его без больших потерь от источника напряжения нельзя. Можно эффективно зарядить от источника тока. А как только начинаем говорить об источнике тока на поверхность всплывает ...дроссель!
Потому, ни один источник мощнее пары ватт без дросселя не обходится (ну, утюги вроде LM317 вообще не рассматриваются).
И это еще не все. Там, где нужно повысить -понизить напряжение более 3-5 раз уже выплывает трансформатор, дросселя недостаточно. Та же вредная арифметика , немного по-другому, но начинает мешать.

Это результат симуляции. Зарядовый умножитель напряжения х4 от 10 Вольт до почти 40.
Кпд выше 90% (по графикам можно точнее оценить) . Но я б так не делал в железе.

Почему же не делают.
Делали и делают.
Вот Браславский был ярым приверженцем таких методов преобразования,
посвятил этому всю жизнь.
Поищите в инете, вот например
Кобылянский В.Г., Сажнёв А.М., Браславский Л.М. Методы построения и особенности повышающих бестрансформаторных вторичных источников питания

У Валентина Володина на сайте видел проект одного из гуру
преобразователь из 12 в...

А внутреннее сопротивление источника учитывалось? И форму отбираемого тока интересно было бы посмотреть.


Значит, отстал я от жизни...

Интересно посмотреть на реальные силовые конструкции. Такие штуки видел только в преобразователях rs232 или маломощных "игрушках" типа LM2660

при введении 0.1 Ома в цепь источника на нем стала выделяться мощность около 0,5 Вт , остальное мало изменилось.
Картинки отбираемого тока внизу синие, пульсации U на выходах красная и зелёная.

Да все оно заманчиво и красиво, пока токовую петлю или RS232 питать. Как только мы перейдем к 10-20 ваттам картинки побледнеют....
Как зарядить несколько тысяч или десятков тысяч микрофарад без токоограничения неясно. Тепла на переходах будет выделяться очень много.
Это как генератор Ройера. Красиво, пока 1-3 ватта. Транзисторы сами из насыщения выходят и не горят.

На днях, в поисках оптимальной частоты работы для своего проектируемого dcdc преобразователя, полез в матан и с удивлением обнаружил тот факт, о котором тут выше уже говорилось - что при заряде конденсатора 50% энергии рассеивается и никакая супер-высокая скорость включения ключа тут не спасет. Хочу поинтересоваться: а вот если мы замкнем конденсатор на источник через дроссель и отключим последний в тот момент, когда ток через него будет близок к нулю? Понятно что будет колебательный процесс, но вот мы возьмем и сделаем хитрую схему, которая выдернет дроссель, когда он отдаст свою энергию. Тогда энергия, отобранная у источника будет приблизительно равна той, что запасена в конденсаторе или половина все-равно будет потеряна?

Промоделировал в LTspice. Последовательно соединены: источник напряжения 100В, резистор 10мОм, индуктивность 1мкГн, емкость 1мкФ.
Если катушку выкинуть и замкнуть, то все получается как по калькулятору: на конденсаторе энергия 5мДж, а с источника утекло 10мДж. Ну, приблизительно.
А вот с катушкой, если интегрировать до момента прекращения тока через катушку (3,14мкс) получается: в конденсаторе энергия ~ 20мДж (напряжение почти 200В) и с источника уехало примерно столько-же, а маленькая разница выделилась на резисторе. Потери на резисторе (который изображает активное сопротивлении цепи) зависят от пикового тока, который будет достигнут в ходе переходного процесса. С уменьшением индуктивности растет этот самый пиковый ток и соответственно потери. Увеличение индуктивности не дает особой прибавки к итоговой энергии, запасенной в емкости. Итоговое напряжение стремится к удвоенному напряжению источника. Надо будет вывести формулу для расчета такого сглаживающего дросселя при заданной емкости нагрузки и допустимого максимального тока. Наверняка же она уже где-то есть?

Извините, если отвлек этими рассуждениями сам с собой.

Формула такая есть - это закон сохранения энергии.

Всё верно. Весь Ваш цикл - это пол периода резонансной частоты LC контура, поскольку период T=2pi*sqr(LC), то Т/2 = pi*10E-6 (сек) или 3,14 мкс. Далее можно заметить, что ток в цепи представляет собой пол периода синуса, т.е четверть периода (пока конденсатор заряжается до напряжения источника) ток растет, а следующую четверть периода он падает. Поскольку эти половинки тока симметричны, количество заряда которое пройдет через конденсатор в первую половину цикла и во вторую - одинаково, значит суммарно конденсатор зарядится до удвоенного напряжения.
Ну а удвоение напряжения означает учетверение энергии. Т.е катушка позволяет пропихнуть в кондер в 4 раза больше энергии

Да, макс.ток в контуре можно оценить приравняв энергии конденсатора к энергии в катушке в середине цикла, это будет Imax = U*sqr(C/L), где U -напряжение источника. Для Вашего случая Imax=100А (примерно, т.к без учета омических потерь).

Вообще-то, автор возжелал обойтись вообще без моточных, ну и изобретать велосипед на надо, резонансная помпа придумана очень давно — например, её работа в недавней теме:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла