Jännite voidaan kaksinkertaistaa (ja siten kertoa millä tahansa kahden potenssilla kaskadointilaitteiden avulla) puhtaasti elektronisin keinoin ilman muuntajaa. Jännitteen ja virran suhteet pätevät, joten kaksinkertaistamisessa ei ole kyse siitä, että saisi ilmaiseksi sähköenergiaa, jota ei aiemmin ollut olemassa. Jännitteen kaksinkertaistaminen ja siten ulostulossa käytettävissä olevan virran pienentäminen ei joskus ole hyvä asia, mutta usein tämä ei ole ongelma.
Kaksoistajapiirien variaatioita on monia, mutta kaikilla jännitteen kaksinkertaistajilla ja moninkertaistajilla on samankaltainen toimintaperiaate.
Kytketty kondensaattorijännitteen kaksoistajakytkentä toimii tasajännitesyötteestä. Kaksi kondensaattoria latautuu tulojännitteeseen rinnakkain. Sitten kun kaksi kytkintä kytketään samanaikaisesti, ne eristetään tulosta, kytketään lähtöön ja asetetaan sarjaan niin, että purkautuessaan lähtöön ilmestyy kaksi kertaa tulo. On selvää, että käsikäyttöiset kytkimet eivät ole käytännöllisiä, koska niistä puuttuu demoni, joka heittää kytkimet nopeasti. Erilaisia reaalimaailman kytkentästrategioita on toteutettu:
Vaihtovirtamuuntimissa vaihtovirta syötössä, sen lisäksi, että se syöttää kaksinkertaistettavan jännitteen, suorittaa myös kytkennän värähtelevien polariteettien avulla.
Sisäinen hakkuripiiri voi muuntaa tasajännitteen vaihtovirraksi ennen jännitteen kaksinkertaistajan osiota.
Ulkoinen kello (joka usein suorittaa myös muita toimintoja samassa piirilevyssä) voi saada aikaan pilkkomisen ja jännitteen moninkertaistuksen.
Integroiduissa piireissä MOSFETit tarjoavat usein kytkentätoiminnon.
Jännitteen kolmoissuuntaaja (tripleri) voidaan rakentaa pinoamalla päällekkäin jännitteen kaksinkertaistin, joka on tyypillisesti 5 V:n pätkäjännitteinen ja toimii 1 kHz:n taajuusalueella, ja yksinkertainen puoliaaltotasasuuntaaja (half-wave rectifier), joka koostuu diodista ja kondensaattorista, jotka on kytketty yhdestä sisääntuloliittimestä toista vastakkaiseen ulostuloliittimeen. 10 V:n kaksinkertaistimen ulostulo sarjassa 5 V:n tasasuuntaajan ulostulon kanssa tuottaa 15 V:n jännitteen triplerin ulostuloon. Kaskadoidut tuplaajat ja triplaajat tuottavat teoreettisesti äärettömän määrän kokonaislukulähtöjä.
Prototyyppien valmistuksessa verkkojännitteisillä virtalähteillä, vaikka niitä ei käytettäisikään ilman muuntajaa, on olemassa potentiaalinen sähköiskuvaara. Varo myös, että elektrolyyttikondensaattorit räjähtävät, jos napaisuus käännetään. Kaskadoidut kerrannaispiirit olisi rakennettava tikapuurakenteisiksi, jotta asteittain kasvava jännitepotentiaali ei pääse valokaariin yksittäisten pienempipotentiaalisten osien yli. Näin yksittäinen oikosulussa oleva diodi tai kondensaattori ei tuhoa koko tikaporrasta. Ilman tikaputkikokoonpanoa yksittäinen oikosulku voi polttaa peräkkäiset vierekkäiset komponentit, jolloin koko kertojaan, testilaitteistoon ja kokeen suorittajaan kohdistuu lopulta ylijännite.
Jännitekertoimilla voidaan tuottaa miljoonia voltteja suurienergisiä kokeita varten. Muuntajatekniikka tällaisissa sovelluksissa edellyttäisi monimutkaisia nestetäytteisiä koteloita ja korkeajänniteeristystä.
Laajimmin käytetty menetelmä korkeajännitteen ja pienivirtaisen ulostulon tuottamiseen on moniportainen Cockcroft-Walton-kerroin sen edullisten kustannusten ja vaatimattomien eristysvaatimusten vuoksi. Jännite laskee jyrkästi, kun se syötetään matalaimpedanssiseen kuormaan. Sitä käytettiin laajalti kuvaputkitelevisiovastaanottimissa, joissa tarvittiin 30 kV:n toisen anodin kiihdytysjännitettä suuresta aaltoilusta huolimatta. Koska saatavilla on portaittaisia jännitteitä, tätä lähdettä on käytetty hiukkaskiihdyttimissä ja valomonistinputkien esijännitteenä. Niitä käytetään niinkin erilaisten laitteiden kuin hiukkaskiihdyttimien, röntgenlaitteiden, katodisädeputkitelevisioiden, mikroaaltouunien magnetronien, kopiokoneiden ja ötökkäpuhaltimien virransyöttöön.
Moniportaiset Cockcroft-Walton-jännitekertoimet voidaan konfiguroida yhdeksi tikapuuksi. Tämä jännitekerroin käyttää matalajännitteistä sykkivää tasajännitettä tulossa tuottaakseen teoreettisesti rajoittamattoman lähtöjännitteen. Jokaisella napaisuuden muutoksella virta virtaa peräkkäisten diodien läpi lisäkondensaattoreiden lataamiseksi aina loppuun asti. Alkuperäisen virityksen jälkeen koko kokoonpanon lataamiseen tarvitaan tietty aika. Jokaisella kondensaattorilla on aikavakio, ja kokonaisaika riippuu käytetystä jännitteestä, kondensaattoreiden kapasitanssista ja tikapuiden pituudesta. Välikytkimet voidaan asentaa välijännitteiden käyttämiseksi.
Cockcroft-Waltonin jännitekerroin on yksi tyyppi monien latauspumppujen joukossa, ja se on nimetty sen tyypillisen tavan mukaan, jolla ne pakottavat sähkövarauksen pitkin putkimaista kondensaattorisarjaa, joista kukin varastoi varauksen, kunnes polariteetti kääntyy, minkä jälkeen ne purkautuvat.
Yleisesti ottaen latauspumppu on jännitekerrannaisvirran kerrannaisvirran kerrannaisvirran kerrannaisvirran kerrannaisvirran kerrannaisvirran kerrannaisvirran kerrannaisvirtaa varten. Voisit pilkkoa dc:n oskillaattorin avulla ja soveltaa sitä muuntajaan, mutta yksi jännitekerrointekniikan eduista on, että raskas muuntaja massiivisine tilantarpeineen jää pois. Mobiililaitteiden aikakaudellamme latauspumppu on voimavara.
Latauspumppu voi perustua diodeihin, mutta tavallisessa kokoonpanossa käytetään kytkettyjä MOSFET:iä, joissa on pieniä keraamisia kondensaattoreita. Latauspumpun hyötysuhde on korkea, kuten matkapuhelimissa vaaditaan. Erilliskomponentteja käyttävissä malleissa suositaan Schottky-diodia, joka muodostuu puolijohteen ja metallin liittymästä, niiden alhaisen eteenpäin suuntautuvan jännitehäviön vuoksi. IC:nä toteutetussa latauspumpussa ovat yleisiä korkean hyötysuhteen MOSFETit, joilla on alhainen tuloimpedanssi.
Latauspumppu voi myös kääntää napaisuuden ulostulossa suhteessa tuloon. Jännitteen lisäämisen lisäksi latauspumppu voi puolittaa tai kaskadikokoonpanossa jakaa tulon millä tahansa kokonaisluvulla. Suurten kellotaajuuksien käyttö mahdollistaa pienemmän kapasitanssin käytön lyhyempien aikavakioiden vuoksi. Lähtöjännitettä säädellään muuttamalla kellon lähtösykliä. Yksi latauspumpun eduista on, että se voi siirtyä buck- ja boost-tilojen välillä, mikä kompensoi akun tyhjenemistä latausten välillä.
Jos tarvitaan useita tasajännitelähtöjä, latauspumppu on paljon kompaktimpi ja edullisempi kuin lineaarinen virtalähde, jota rasittaa muuntaja, jossa on toisiohanoja. Kondensaattorit voivat olla elektrolyyttisiä tai keraamisia kytkentänopeudesta riippuen.
Jännitteen kaksinkertaistajat ja invertterit voidaan rakentaa 555-ajastin IC:n ympärille kahdella ulkoisella diodilla ja kolmella tai neljällä ulkoisella kondensaattorilla. Kun op-ampin virransyöttöön tarvitaan positiivisia ja negatiivisia virtalähteitä, latauspumppu voidaan konfiguroida jännitteen invertteriksi.
Jos IC vaatii useita jännitteitä, kuten esimerkiksi yhden suurivirtaisen primaarilähteen ja pienivirtaisten apulähteiden, latauspumppu on ihanteellinen tehomuunnin. Muita käyttökohteita ovat EEPROMit ja flash-muistit.
Vähäisemmillä komponenteilla ja ilman induktoria yksinkertainen latauspumppu vaatii vähemmän piirilevytilaa, ja se on tehokkaampi kuin lineaarinen virtalähde.
Haitat ovat vaatimattomat: se rajoittuu murtoampeerikuormiin, ja kaikkien SMPS:ien tapaan se tuottaa jonkin verran sähkömagneettisia häiriöitä eikä ole yhtä tehokas kuin induktoreiden ympärille rakennetut samanlaiset virransyöttölaitteistot, jotka pystyvät syöttämään virtaa suuremmillekin kuormituksille, mutta jotka ovat kalliimpia.
Kaikki jännitekertoimet käyttävät diodeista ja kondensaattoreista koostuvaa konfiguraatiota kertoakseen loppukäyttäjän haluamalle jännitetasolle, vaihtojännitteen huippuarvolle (joka on johdettu vaihtelevuuden kasvaessa yleishyödyllisestä verkosta, paikan päällä olevasta varavoimalaitteesta tai paikallisesta vaihtosuuntaajasta) tai akkujen, vesivoimalaitteiston tai tuulivoimalan tuottamasta villistä tasajännitteestä.
Jännitekertoimien muodostamiseen käytetään diodeja ja kondensaattoreiden yhteistoimintaa. Nämä piirit kykenevät kertomaan jännitteen nelinkertaiseksi tai useammaksi tuottaakseen teoreettisesti minkä tahansa jännitteen, joka ulottuu pitkälle kilovolttialueelle. Tekniikkaa käytetään tehokkaasti suurjännitteisessä mannertenvälisessä sähkönjakelussa jännite- ja järjestelmäsiirtojen tekemiseen. Mutta diodeilla ja kondensaattoreilla on oltava riittävät käänteismurtokestävyysarvot, jotka ovat kaksinkertaiset huippujännitteeseen nähden, koska moniportaisissa laitteissa tuotetaan korkeita jännitteitä.
Jännitekertoimien suunnittelussa ja diagnosoinnissa sekasignaalioskilloskoopit tai niihin liittyvät mittalaitteet ovat välttämättömiä digitaalisten signaalien ja analogisten signaalien rinnalla olevien digitaalisten signaalien visualisoinnissa. Esimerkiksi pienessä mittakaavassa ajoittainen virtalähteen toiminta voi häiritä digitaalista tiedonkulkua, ja näyttämällä molemmat aaltomuodot reaaliajassa näitä ongelmia voidaan analysoida.