Multiplicadores de tensão - Classificação e explicação do Daigram do Bloco

O que são multiplicadores de tensão?

Multiplicador de tensão refere-se a um circuito elétrico composto por diodos e capacitores que multiplica ou aumenta a tensão e também converte AC em DC, a multiplicação da tensão e a retificação da corrente são feitas usando multiplicador de voltagem . A retificação da corrente de CA para CC é obtida por um diodo e um aumento da tensão é obtido pela aceleração de partículas, impulsionando alto potencial produzido por capacitores.

Multiplicador de tensão

Uma combinação de diodo e capacitor forma um circuito multiplicador de tensão básico. A entrada CA é fornecida ao circuito a partir de uma fonte de energia onde a retificação da corrente e a aceleração de partículas pelo capacitor fornecem uma saída CC de tensão aumentada. A tensão de saída pode ser muitas vezes maior do que a tensão de entrada, de modo que o circuito de carga deve possuir alta impedância.

Neste circuito duplicador de tensão, o primeiro diodo corrige o sinal e sua saída é equivalente à tensão de pico do transformador retificado como um retificador de meia onda. Um sinal AC por meio do capacitor alcança adicionalmente o segundo diodo e, na perspectiva da DC fornecida pelo capacitor, isso faz com que a saída do segundo diodo fique em cima do primeiro. Ao longo dessas linhas, a saída do circuito é o dobro da tensão de pico do transformador, menos as quedas do diodo.

Variedades de circuito e ideia são acessíveis para fornecer uma capacidade multiplicadora de tensão de praticamente qualquer variável. Aplicar a mesma regra de colocar um retificador em cima de um alternativo e utilizar o acoplamento capacitivo permite que um tipo de sistema de degraus avance.

Classificação do multiplicador de tensão:

A classificação do multiplicador de tensão é baseada na relação entre a tensão de entrada e a tensão de saída, portanto, os nomes também foram dados como

• Dobradores de tensão
• Tripler de tensão
• Tensão quádrupla

Duplicação de tensão:

O circuito duplicador de tensão consiste em dois diodos e dois capacitores, onde cada combinação de circuito diodo-capacitor compartilha alterações positivas e negativas e a conexão de dois capacitores leva a uma tensão de saída dupla para uma dada tensão de entrada.

Tensão dupla

Da mesma forma, cada aumento em uma combinação de diodo-capacitor multiplica a tensão de entrada, onde o Tripler de tensão dá Vout = 3 Vin e a tensão quádrupla dá Vout = 4 Vin.

Cálculo da tensão de saída

Para um multiplicador de tensão, o cálculo da tensão de saída é importante, considerando a regulação da tensão e a ondulação percentual é importante.

Vout = (sqrt 2 x Vin x N)

Onde

Vout = tensão de saída do multiplicador de tensão do estágio N

N = não. de estágios (é o nº do capacitor dividido por 2).

Aplicações de tensão de saída

• Tubos de raios catódicos
• Sistema de raios-x, lasers
• Bombas de íons
• Sistema eletrostático
• Tubo de onda viajante

Exemplo

Considere um cenário onde a tensão de saída de 2,5 Kv é necessária com uma entrada de 230 V, nesse caso, um multiplicador de tensão de múltiplos estágios é necessário em que D1-D8 fornece diodos e 16 capacitores de 100 uF / 400 V devem ser conectados para atingir Saída de 2,5 Kv.

Usando fórmula

Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2

= sqrt 2 x 230 x 8

= 2,5 Kv (aprox)

Na equação acima, 16/2 indica que não há capacitores / 2 fornece o número de estágios.

2 exemplos práticos

1. Um exemplo de funcionamento do circuito multiplicador de tensão para produzir alta tensão DC a partir do sinal AC.

Diagrama de blocos mostrando o circuito multiplicador de tensão

O sistema consiste em uma unidade multiplicadora de tensão de 8 estágios. Os capacitores são usados ​​para armazenar a carga, enquanto os diodos são usados ​​para retificação. Conforme o sinal AC é aplicado, obtemos uma tensão em cada capacitor, que aproximadamente dobra a cada estágio. Assim, medindo a tensão em 1^stestágio do dobrador de tensão e o último estágio, obtemos o necessário alta voltagem . Como a saída é uma tensão muito alta, não é possível medi-la com um multímetro simples. Por esta razão, um circuito divisor de tensão é usado. O divisor de tensão consiste em 10 resistores conectados em série. A saída é obtida através dos dois últimos resistores. A saída obtida é então multiplicada por 10 para obter a saída real.

2. Gerador de Marx

Com o desenvolvimento da eletrônica de estado sólido, os dispositivos de estado sólido estão se tornando cada vez mais adequados para aplicações de energia pulsada. Eles podem fornecer aos sistemas de energia pulsada compactação, confiabilidade, alta taxa de repetição e longa vida útil. O surgimento de geradores de energia pulsada usando dispositivos de estado sólido elimina as limitações dos componentes convencionais e promete que a tecnologia de energia pulsada será amplamente utilizada em aplicações comerciais. No entanto, dispositivos de chaveamento de estado sólido, como MOSFET ou Transistor Bipolar de Porta Isolada (IGBT) disponíveis agora são classificados apenas para alguns kilo Volts.

A maioria dos sistemas de energia pulsada exige classificações de voltagem muito mais altas. O modulador de Marx é um circuito exclusivo destinado à multiplicação de tensão, conforme mostrado abaixo. Tradicionalmente, ele empregava centelhadores como interruptores e resistores como isoladores. Portanto, ele tinha desvantagens de baixa taxa de repetição, vida útil curta e ineficiência. Neste artigo, o gerador de Marx usando dispositivos de estado sólido é proposto para combinar os méritos das chaves semicondutoras de potência e dos circuitos de Marx. É projetado para implantação de íons de fonte de plasma (PSII) [1] e para os seguintes requisitos:

O moderno gerador de Marx usando MOSFET

Para ler a tensão e o período de tempo, consulte a classificação da tela CRO.

• Na unidade de demonstração de baixa tensão acima, encontramos a entrada de 15 volts, ciclo de trabalho de 50% no ponto A vai (–Ve) também em relação ao aterramento. Portanto, um transistor de alta tensão deve ser usado para alta tensão. DURANTE ESTE TEMPO, TODOS OS CAPACITORES C1, C2, C4, C5 SÃO CARREGADOS como vistos em C até 12 volts cada.
• Então, por meio do ciclo de comutação adequado C1, C2, C4, C5, conecte-se em série através dos MOSFETs.
• Assim, obtemos uma tensão de pulso (-Ve) de 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volts no ponto D

Aplicação de Geradores de Marx - CC de alta tensão pelo princípio gerador de Marx

Como sabemos pelo princípio do Gerador de Marx, os capacitores são dispostos em paralelo para carregar e depois conectados em série para desenvolver uma alta tensão.

O sistema consiste em um temporizador 555 trabalhando em um modo astável que fornece um pulso de saída com um ciclo de trabalho de 50%. O sistema consiste em um total de 4 estágios de multiplicação, com cada estágio consistindo de um capacitor, 2 diodos e um MOSFET como uma chave. Os diodos são usados ​​para carregar o capacitor. Um pulso alto do 555 horas são operadas os diodos e também os optoisoladores que, por sua vez, fornecem pulsos de disparo para cada MOSFET. Assim, os capacitores são conectados em paralelo enquanto carregam até a tensão de alimentação. Um pulso lógico baixo do temporizador resulta nas chaves MOSFET na condição desligada e os capacitores são, portanto, conectados em série. Os capacitores começam a descarregar e a tensão em cada capacitor é adicionada, produzindo uma tensão que é 4 vezes maior do que a tensão CC de entrada.