कॉकरॉफ्ट-वाल्टन जनित्र

कॉकक्रॉफ्ट-वाल्टन (सीडब्ल्यू) जनरेटर, या गुणक, एक विद्युत सर्किट है जो कम वोल्टेज वैकल्पिक वर्तमान या पल्सिंग डीसी इनपुट से उच्च प्रत्यक्ष वर्तमान 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 सर्किट 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 कैस्केड का उपयोग किया, जिसने 1951 में उन्हें कृत्रिम रूप से त्वरित परमाणु कणों द्वारा परमाणु रूपांतरण के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार जीता। सर्किट की खोज 1919 में स्विस भौतिक विज्ञानी हेनरिक ग्रीनाचर ने की थी। इस कारण से, इस डबलर कैस्केड को कभी-कभी ग्रीनाचर गुणक भी कहा जाता है। कॉकक्रॉफ्ट-वाल्टन सर्किट अभी भी कण त्वरक में उपयोग किए जाते हैं। उनका उपयोग रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में भी किया जाता है, जिनमें उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जैसे एक्स - रे मशीन, माइक्रोवेव ओवन और फोटोकॉपीयर।

ऑपरेशन
सीडब्ल्यू जनरेटर एक वोल्टेज गुणक है जो एसी या पल्सिंग 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 सीढ़ी नेटवर्क से बना है। ट्रांसफार्मर के विपरीत, यह विधि भारी कोर और आवश्यक इन्सुलेशन/पोटिंग के थोक के लिए आवश्यकता को समाप्त करती है। केवल कैपेसिटर और डायोड का उपयोग करके, ये वोल्टेज मल्टीप्लायर अपेक्षाकृत कम वोल्टेज को अत्यधिक उच्च मूल्यों तक बढ़ा सकते हैं, जबकि एक ही समय में ट्रांसफॉर्मर की तुलना में बहुत हल्का और सस्ता होता है। इस तरह के सर्किट का सबसे बड़ा फायदा यह है कि कैस्केड के प्रत्येक चरण में वोल्टेज आधे-लहर सुधारक में पीक इनपुट वोल्टेज के दोगुने के बराबर होता है। एक फुल-वेव रेक्टिफायर में यह इनपुट वोल्टेज का तीन गुना होता है। इसमें अपेक्षाकृत कम लागत वाले घटकों की आवश्यकता होती है और इन्सुलेट करना आसान होता है। कोई भी किसी भी चरण से आउटपुट को टैप कर सकता है, जैसे मल्टीटैप्ड ट्रांसफॉर्मर में।

सर्किट ऑपरेशन को समझने के लिए, दो-चरण संस्करण के आरेख को दाईं ओर देखें। मान लें कि सर्किट एक वैकल्पिक वोल्टेज वी द्वारा संचालित हैiवी के शिखर मान के साथp, और प्रारंभ में कैपेसिटर अपरिवर्तित हैं। इनपुट वोल्टेज चालू होने के बाद इनपुट ध्रुवीयता में प्रत्येक परिवर्तन के साथ, डायोड के माध्यम से कैपेसिटर के ढेर में करंट प्रवाहित होता है, जब तक कि वे सभी चार्ज नहीं हो जाते। सभी कैपेसिटर 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 कैपेसिटर 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 वीiअपने नकारात्मक शिखर पर पहुँचता है -Vp, संधारित्र C1 को V के वोल्टेज पर चार्ज करने के लिए डायोड D1 के माध्यम से प्रवाहित होता हैp.
 * जब वीiध्रुवीयता को उलट देता है और इसके सकारात्मक शिखर +V तक पहुँच जाता हैp, यह 2V के वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए कैपेसिटर 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, कैपेसिटर 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 कैपेसिटर 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 कैपेसिटर C4 भी 2''V' के वोल्टेज के लिएp.

इस सर्किट को कई चरणों तक बढ़ाया जा सकता है। नो-लोड आउटपुट वोल्टेज पीक 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 कैपेसिटर की संख्या के बराबर होती है।

सर्किट 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, कैपेसिटर के ढेर तक। सीडब्ल्यू सर्किट, अन्य समान कैपेसिटर सर्किट के साथ, अक्सर चार्ज पंप कहा जाता है। पर्याप्त भार के लिए, कैपेसिटर 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, CW 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 कैपेसिटर 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 कैपेसिटर के ढेर की आवश्यकता होती है)। इन कारणों से, बड़ी संख्या में चरणों वाले सीडब्ल्यू गुणक 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 ट्रांसफार्मर 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।

CW मल्टीप्लायरों का उपयोग आमतौर पर अपेक्षाकृत कम-वर्तमान 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। CW मल्टीप्लायर 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 सर्किट मार्क्स जनरेटर है, जिसकी एक समान सीढ़ी संरचना है, लेकिन प्रतिरोधों, कैपेसिटर और स्पार्क अंतराल के होते हैं। मार्क्स जनरेटर छोटी दालों का उत्पादन करता है, जबकि सीडब्ल्यू जनरेटर 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