कॉकरॉफ्ट-वाल्टन जनित्र

कॉकक्रॉफ्ट-वाल्टन (सीडब्ल्यू) जनित्र, या गुणक प्रवर्धक , एक विद्युत परिपथ है जो कम वोल्टेज प्रत्यावर्ती धारा या स्पंदन डीसी इनपुट से उच्च प्रत्यक्ष धारा वोल्टेज उत्पन्न करता है। इसका नाम ब्रिटिश और आयरिश भौतिकविदों जॉन डगलस कॉकक्रॉफ्ट और अर्नेस्ट वाल्टन के नाम पर रखा गया था, जिन्होंने 1932 में इस परिपथ डिजाइन का उपयोग अपने कण त्वरक को शक्ति देने के लिए किया था, जिसने इतिहास में पहला कृत्रिम परमाणु विघटन किया। उन्होंने अपने अधिकांश शोधों के लिए इस वोल्टेज गुणक प्रवर्धक सोपानी का उपयोग किया, जिसने 1951 में उन्हें कृत्रिम रूप से त्वरित परमाणु कणों द्वारा परमाणु रूपांतरण के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार जीता। परिपथ की खोज 1919 में स्विट्जर्लैंड़ भौतिक विज्ञानी हेनरिक ग्रीनाचर ने की थी। इस कारण से, इस द्विगुणक सोपानी को कभी-कभी ग्रीनाचर गुणक प्रवर्धक भी कहा जाता है। कॉकक्रॉफ्ट-वाल्टन परिपथ अभी भी कण त्वरक में उपयोग किए जाते हैं। उनका उपयोग प्रतिदिन के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में भी किया जाता है, जिनमें उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जैसे एक्स - रे मशीन, माइक्रोवेव ओवन और फोटोकॉपीयर।

संचालन
सीडब्ल्यू जनित्र एक वोल्टेज गुणक प्रवर्धक  है जो एसी या स्पंदन डीसी विद्युत शक्ति को निम्न वोल्टेज स्तर से उच्च डीसी वोल्टेज स्तर में परिवर्तित करता है। यह उच्च वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए संधारित्र और डायोड के वोल्टेज गुणक प्रवर्धक सीढ़ी नेटवर्क से बना है। परिणामित्र  के विपरीत, यह विधि भारी कोर और आवश्यक विद्युत्‍रोधन /पात्र के थोक के लिए आवश्यकता को समाप्त करती है। केवल संधारित्र और डायोड का उपयोग करके, ये वोल्टेज गुणक प्रवर्धक अपेक्षाकृत कम वोल्टेज को अत्यधिक उच्च मूल्यों तक बढ़ा सकते हैं, जबकि एक ही समय में परिणामित्र की तुलना में बहुत हल्का और सस्ता होता है। इस तरह के परिपथ का सबसे बड़ा फायदा यह है कि सोपानी के प्रत्येक चरण में वोल्टेज आधे-लहर सुधारक में शीर्ष इनपुट वोल्टेज के दोगुने के बराबर होता है। एक पूर्ण तरंग दिष्टकारी में यह इनपुट वोल्टेज का तीन गुना होता है। इसमें अपेक्षाकृत कम लागत वाले घटकों की आवश्यकता होती है और रोधित करना आसान होता है। कोई भी किसी भी चरण से आउटपुट को टैप कर सकता है, जैसे मल्टीटैप्ड परिणामित्र में।

परिपथ संचालन को समझने के लिए, दो-चरण संस्करण के आरेख को दाईं ओर देखें। मान लें कि परिपथ एक प्रत्यावर्ती वोल्टेज Vp के शिखर मान के साथ एक वैकल्पिक वोल्टेज Vi द्वारा संचालित होता है, और प्रारंभ में संधारित्र अपरिवर्तित होते हैं। इनपुट वोल्टेज चालू होने के बाद इनपुट ध्रुवीयता में प्रत्येक परिवर्तन के साथ, डायोड के माध्यम से संधारित्र के ढेर में करंट प्रवाहित होता है, जब तक कि वे सभी चार्ज नहीं हो जाते। सभी संधारित्र को 2V के वोल्टेज से चार्ज किया जाता हैp, C1 को छोड़कर, जिसे V पर चार्ज किया जाता हैp. वोल्टेज गुणन की कुंजी यह है कि जबकि संधारित्र को समानांतर में चार्ज किया जाता है, वे श्रृंखला में लोड से जुड़े होते हैं। चूंकि C2 और C4 आउटपुट और ग्राउंड के बीच श्रृंखला में हैं, कुल आउटपुट वोल्टेज (नो-लोड स्थितियों के तहत) 'V' हैo= 4वीp.
 * जब इनपुट वोल्टेज Vi अपने नकारात्मक शिखर पर पहुँचता है -Vp, संधारित्र C1 को Vp के वोल्टेज पर चार्ज करने के लिए डायोड D1 के माध्यम से प्रवाहित होता है
 * जब वीiध्रुवीयता को उलट देता है और इसके सकारात्मक शिखर +V तक पहुँच जाता हैp, यह 2V के वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए संधारित्र के वोल्टेज को जोड़ता हैp C1s दाहिने प्लेट पर। चूँकि D1 रिवर्स-बायस्ड है, डायोड D2 के माध्यम से C1 से करंट प्रवाहित होता है, संधारित्र C2 को 2V के वोल्टेज पर चार्ज करता हैp.
 * जब वीiफिर से ध्रुवीयता को उलट देता है, C2 से करंट डायोड D3 के माध्यम से प्रवाहित होता है, चार्जिंग संधारित्र C3 भी 2''V' के वोल्टेज के लिएp.
 * जब वीiफिर से ध्रुवीयता को उलट देता है, C3 से करंट डायोड D4 के माध्यम से प्रवाहित होता है, चार्जिंग संधारित्र C4 भी 2''V' के वोल्टेज के लिएp.

इस परिपथ को कई चरणों तक बढ़ाया जा सकता है। नो-लोड आउटपुट वोल्टेज शीर्ष इनपुट वोल्टेज का दोगुना होता है जिसे चरणों की संख्या एन से गुणा किया जाता है या समकक्ष रूप से शिखर से शिखर तक इनपुट वोल्टेज स्विंग (वी)pp) चरणों की संख्या का गुणा
 * $$V_o = 2NV_p = NV_\text{pp},$$

चरणों की संख्या आउटपुट और जमीन के बीच श्रृंखला में संधारित्र की संख्या के बराबर होती है।

परिपथ को देखने का एक तरीका यह है कि यह एक चार्ज पंप के रूप में कार्य करता है, एक दिशा में इलेक्ट्रिक चार्ज पंप करता है, संधारित्र के ढेर तक। सीडब्ल्यू सर्किट, अन्य समान संधारित्र परिपथ के साथ, अक्सर चार्ज पंप कहा जाता है। पर्याप्त भार के लिए, संधारित्र पर चार्ज आंशिक रूप से समाप्त हो जाता है, और आउटपुट वोल्टेज कैपेसिटेंस द्वारा विभाजित आउटपुट करंट के अनुसार गिर जाता है।

विशेषताएं
व्यवहार में, सीडब्ल्यू में कई कमियाँ हैं। जैसे-जैसे चरणों की संख्या में वृद्धि होती है, उच्च चरणों के वोल्टेज कम होने लगते हैं, मुख्य रूप से निचले चरणों में संधारित्र के विद्युत प्रतिबाधा के कारण। और, आउटपुट करंट की आपूर्ति करते समय, वोल्टेज रिपल तेजी से बढ़ता है क्योंकि चरणों की संख्या बढ़ जाती है (इसे आउटपुट फिल्टर के साथ ठीक किया जा सकता है, लेकिन इसमें शामिल उच्च वोल्टेज का सामना करने के लिए संधारित्र के ढेर की आवश्यकता होती है)। इन कारणों से, बड़ी संख्या में चरणों वाले सीडब्ल्यू गुणक प्रवर्धक का उपयोग केवल वहीं किया जाता है जहां अपेक्षाकृत कम आउटपुट करंट की आवश्यकता होती है। निचली अवस्थाओं में समाई बढ़ाकर शिथिलता को कम किया जा सकता है, और इनपुट की आवृत्ति बढ़ाकर और एक वर्ग तरंग का उपयोग करके तरंग को कम किया जा सकता है। एक इन्वर्टर (इलेक्ट्रिकल), या एक इन्वर्टर और एचवी परिणामित्र  के संयोजन जैसे उच्च-आवृत्ति स्रोत से सीडब्ल्यू चलाकर, सीडब्ल्यू बिजली आपूर्ति का समग्र भौतिक आकार और वजन काफी हद तक कम किया जा सकता है।

सीडब्ल्यू मल्टीप्लायरों का उपयोग आमतौर पर अपेक्षाकृत कम-धारा अनुप्रयोगों के लिए उच्च वोल्टेज विकसित करने के लिए किया जाता है, जैसे उच्च-ऊर्जा भौतिकी प्रयोगों या बिजली सुरक्षा परीक्षण के लिए दसियों या सैकड़ों वोल्ट से लेज़र लाखों वोल्ट तक के बायस वोल्टेज। सीडब्ल्यू गुणक प्रवर्धक भी पाए जाते हैं, लेजर सिस्टम, हाई-वोल्टेज बिजली की आपूर्ति, एक्स-रे सिस्टम, एलसीडी बिजली चमकना, यात्रा-लहर ट्यूब एम्पलीफायरों, आयन पंप (भौतिकी) एस, इलेक्ट्रोस्टैटिक सिस्टम, एयर आयनाइज़र, में चरणों की एक उच्च संख्या के साथ। कण त्वरक, फोटोकॉपियर, वैज्ञानिक उपकरण, आस्टसीलस्कप, टेलीविजन सेट और कैथोड रे ट्यूबबिजली का झटका हथियार हथियार, कीड़े मारने की मशीन और कई अन्य अनुप्रयोग जो उच्च वोल्टेज डीसी का उपयोग करते हैं।

यह भी देखें
एक समान परिपथ मार्क्स जनित्र है, जिसकी एक समान सीढ़ी संरचना है, लेकिन प्रतिरोधों, संधारित्र और स्पार्क अंतराल के होते हैं। मार्क्स जनित्र  छोटी दालों का उत्पादन करता है, जबकि सीडब्ल्यू जनित्र  एक निरंतर डीसी का उत्पादन करता है।

अग्रिम पठन

 * J. D. Cockcroft and E. T. S. Walton, Experiments with High Velocity Positive Ions.(I) Further Developments in the Method of Obtaining High Velocity Positive Ions, Proceedings of the Royal Society A, vol. 136, pp. 619–630, 1932.
 * J. D. Cockcroft and E. T. S. Walton, Experiments with High Velocity Positive Ions. II. The Disintegration of Elements by High Velocity Protons, Proceedings of the Royal Society A, vol. 137, pp. 229–242, 1932.

बाहरी संबंध

 * Cockcroft–Walton Multipliers Tutorial – EEVBlog at YouTube
 * Cockcroft Walton
 * Cockcroft Walton used in particle accelerators
 * US Department of Energy