Um multiplicador de tensão é uma empresa especializada circuito retificador de produzir um resultado que é, teoricamente, um número inteiro de vezes o transformador de entrada de pico, por exemplo, 2, 3, ou 4 vezes o transformador de entrada de pico. Assim, é possível obter 200 VDC de uma fonte de AC de 100 Vpeak usando um doubler, 400 VDC de um quadrupler. Qualquer carga em um circuito prático irá baixar essas tensões.

vamos primeiro rever vários tipos de multiplicadores de tensão—dobrador de tensão (semi – E onda cheia), tripler de tensão, e quadrupler de tensão-em seguida, fazer algumas notas gerais sobre segurança do multiplicador de tensão e terminar com o Multiplicador Cockcroft—Walton.

Doubler de tensão

uma aplicação de doubler de tensão é uma fonte de alimentação de corrente contínua capaz de usar uma fonte VAC de 240 ou 120. O supply usa uma ponte de onda completa selecionada para produzir cerca de 300 VDC a partir de uma fonte de 240 VAC. A posição 120 V do interruptor rewires a ponte como um doubler produzindo cerca de 300 VDC a partir do 120 VAC. Em ambos os casos, são produzidos 300 VDC. Esta é a entrada para um regulador de comutação que produz tensões mais baixas para alimentar, digamos, um computador pessoal.

de Meia-Onda de Tensão Doubler

O meia-onda de tensão doubler na Figura abaixo (a) é composto de dois circuitos: um clamper em (b) e detetor de pico (rectificador de meia-onda) na Figura anterior, que é mostrado em forma modificada na Figura abaixo (c). C2 foi adicionado a um detector de pico (Rectificador de meia onda).

dobrador de tensão de meia onda (A) é composto por (B) um grampo e (C) um retificador de meia onda.

Half-wave Voltage Doubler Operation Circuit Analysis

Referring to Figure(B) above , C2 charges to 5 V (4.3 V considering the diode drop) on the negative half cycle of AC input. A extremidade direita está ancorada pelo D2 condutor. A extremidade esquerda é carregada no pico negativo da entrada de CORRENTE ALTERNADA. Esta é a operação do clamper.

durante o meio ciclo positivo, o retificador de meia onda entra em jogo na Figura c) acima . Diodo D2 está fora do circuito uma vez que é tendenciosa reversa. C2 está agora em série com a fonte de tensão. Note as polaridades do gerador e C2, Série Auxiliar. Assim, o retificador D1 vê um total de 10 V no pico da sinewave, 5 V do gerador e 5 V do C2. D1 conduz a forma de onda v (1) (Figura abaixo), Carregando C1 ao Pico da onda sinusoidal rodando em 5 V DC(figura abaixo de v (2)). A forma de onda v (2) é a saída do dobrador, que estabiliza em 10 V (8.6 V com gotas de díodo) após alguns ciclos de entrada de onda Sina.

*SPICE 03255.eps C1 2 0 1000p D1 1 2 diode C2 4 1 1000p D2 0 1 diode V1 4 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Tensão doubler: v(4) de entrada. V (1) clamper stage. v (2) estágio retificador de meia onda, que é a saída do doubler.

Doubler de tensão de onda plena

o doubler de tensão de onda plena é composto por um par de retificadores de meia onda empilhados em série. (Figura abaixo) a lista correspondente está na figura abaixo.

Análise de funcionamento do Duplexador de tensão de onda plena

As cargas Rectificadoras inferiores C1 no meio ciclo negativo de entrada. O rectificador de topo carrega C2 no semi-ciclo positivo. Cada condensador recebe uma carga de 5 V (4.3 V considerando a queda do diodo). A saída no nó 5 é o total da Série C1 + C2 ou 10 V (8,6 V com gotas de díodo).

*SPICE 03273.eps *R1 3 0 100k *R2 5 3 100k D1 0 2 diode D2 2 5 diode C1 3 0 1000p C2 5 3 1000p V1 2 3 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Cheio de onda de tensão doubler consiste em duas meia-onda retificadores operacional em alternância de polaridades.

Note que a figura de saída V(5) abaixo atinge o valor total num ciclo da excursão de entrada v(2).

: v(2)input, v(3) voltage at mid point, v (5) voltage at output

Deriving Full-wave Doublers from Half-wave Rectifiers

Figure below illustrated the derivation of the full-wave doubler from a pair of opposite polarity half-wave rectifiers (a). O retificador negativo do par é redesenhado para maior clareza (b). Ambos são combinados na (c) compartilhando o mesmo terreno. At (d) the negative rectifier is re-wired to share one voltage source with the positive rectifier. Isto produz uma fonte de alimentação de ±5 V (4.3 V com queda de díodos); no entanto, 10 V é mensurável entre as duas saídas. O ponto de referência do solo é deslocado de modo a que esteja disponível +10 V em relação ao solo.

doubler de onda plena: (a) par de dobradores, (B) redesenhados, (c) compartilhando o solo, (d) compartilhando a mesma fonte de tensão. e) mover o ponto de apoio.

Tripler de tensão

um tripler de tensão (figura abaixo) é construído a partir de uma combinação de um duplo e um retificador de meia onda (C3, D3). O retificador de meia onda produz 5 V (4.3 V) no nó 3. O dobrador fornece outros 10 V (8.4 V) entre os nós 2 e 3. para um total de 15 V (12.9 V) no nó de saída 2 em relação ao solo. A lista está na figura abaixo.

Tripler de tensão composto por um duplo empilhado em cima de um retificador de estágio único.

Note que V (3) na figura abaixo sobe para 5 V (4.3 V) no primeiro meio ciclo negativo. A entrada v (4) é deslocada para cima por 5 V (4.3 V) devido a 5 V do retificador de meia onda. E 5 V Mais A v (1) devido ao grampo (C2, D2). D1 cobra C1(forma de onda v(2)) ao valor máximo de v (1).

*SPICE 03283.eps C3 3 0 1000p D3 0 4 diode C1 2 3 1000p D1 1 2 diode C2 4 1 1000p D2 3 1 diode V1 4 3 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Tensão tripler: v(3) rectificador de meia-onda, v(4) entrada de+ 5 V, v(1) clamper, v(2) a saída final.um quadrupler de tensão é uma combinação empilhada de dois dobradores, mostrados na figura abaixo. Cada doubler fornece 10 V (8.6 V) para um total de séries no nó 2 em relação ao solo de 20 V (17.2 V)

A lista líquida está na figura abaixo.

Voltage quadrupler, composto por dois dobradores empilhados em série, com saída no nó 2.

As formas de onda do Quadruplo são mostradas na figura abaixo. Duas saídas DC estão disponíveis: v (3), a saída doubler, e v(2) a saída quadrupler. Algumas das tensões intermédias em grampos ilustram que a entrada sinewave (não mostrada), que balança 5 V, é sucessivamente fixada em níveis mais elevados: em v(5), v(4) e v(1). Strictly v (4) is not a clamper output. É simplesmente a fonte de tensão AC em série com o V (3) a saída do doubler. None the less, v(1) is a clamped version of v(4)

*SPICE 03441.eps *SPICE 03286.eps C22 4 5 1000p C11 3 0 1000p D11 0 5 diode D22 5 3 diode C1 2 3 1000p D1 1 2 diode C2 4 1 1000p D2 3 1 diode V1 4 3 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Voltage quadrupler: DC voltage available at v(3) and v(2). Intermediate waveforms: Clampers: v(5), v(4), v(1).

Notes on Voltage Multipliers and Line Driven Power Supplies

Some notes on voltage multipliers are in order at this point. Os parâmetros do circuito usados nos exemplos (V= 5 v 1 kHz, C=1000 pf) não fornecem muita corrente, microamps. Além disso, as resistências de carga foram omitidas. A carga reduz as tensões das que são mostradas. Se os circuitos devem ser conduzidos por uma fonte kHz em baixa tensão, como nos exemplos, os capacitores são geralmente 0,1 a 1,0 µF de modo que miliamperes de corrente estão disponíveis na saída. Se os multiplicadores são impulsionados de 50/60 Hz, o capacitor são algumas centenas a alguns milhares de microfarads para fornecer centenas de miliamperes de corrente de saída. Se impulsionado a partir da tensão de linha, preste atenção às classificações de polaridade e tensão dos condensadores.por último, qualquer fonte de alimentação directa por linha (Nenhum transformador) é perigosa para o equipamento de ensaio operado pelo experimentador e pela linha. As provisões comerciais diretas são seguras porque o circuito perigoso está em um compartimento para proteger o usuário. Quando estes circuitos com condensadores eletrolíticos de qualquer voltagem, os condensadores explodirão se a polaridade for revertida. Esses circuitos devem ser accionados por trás de um escudo de segurança.

Multiplicador de Cockcroft-Walton

um multiplicador de tensão de dobradores de meia onda em cascata de comprimento arbitrário é conhecido como multiplicador de Cockcroft-Walton, como mostrado na figura abaixo. Este multiplicador é usado quando é necessária uma alta tensão a baixa corrente. A vantagem sobre uma fonte convencional é que um caro transformador de alta tensão não é necessário– pelo menos não tão alto quanto a saída.

Cockcroft-Walton x8 Multiplicador de tensão; saída em v(8).

O par de díodos e capacitores à esquerda dos nós 1 e 2 na figura acima constituem um dobrador de meia onda. Rodando os díodos por 45o no sentido anti-horário, e o capacitor inferior por 90o faz com que pareça a figura prior (a). Quatro das seções doubler são em cascata à direita para um fator de multiplicação x8 teórico. O nó 1 tem uma forma de onda clamper( não mostrado), uma sinewave deslocada para cima por 1x (5 V). Os outros nós numerados ímpares são sinewaves presos a tensões sucessivamente mais altas. O nó 2, a saída do primeiro doubler, é uma tensão de corrente contínua 2x V (2) Na Figura abaixo. Sucessivos pares de nós de carga sucessivamente mais elevadas tensões: v(4), v(6), v(8)

D1 7 8 diode C1 8 6 1000p D2 6 7 diode C2 5 7 1000p D3 5 6 diode C3 4 6 1000p D4 4 5 diode C4 3 5 1000p D5 3 4 diode C5 2 4 1000p D6 2 3 diode D7 1 2 diode C6 1 3 1000p C7 2 0 1000p C8 99 1 1000p D8 0 1 diode V1 99 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 50m .end 

Cockcroft-Walton (x8) formas de onda. Saída é v (8).

sem gotas de díodo, cada dobrador produz 2Vin ou 10 V, considerando duas gotas de diodo (10-1.4)=8.6 V é realista. Para um total de 4 dobradores, espera-se 4·8.6=34.4 V de 40 V.

consultar figura acima, v (2) é sobre Direito; no entanto, v (8)é <30 V em vez dos 34.4 previstos. Assim, existe um limite prático para o número de etapas. É possível superar esta limitação com uma modificação do circuito básico. Observe também a escala de tempo de 40 mseg em comparação com 5 ms para circuitos anteriores. Foi necessário 40 msec para que as tensões subissem para um valor terminal para este circuito. A lista em figura acima tem um”.comando de tran 0.010 m 50m ” para prolongar o tempo de simulação para 50 msec; no entanto, apenas 40 msec é planejada.

o Multiplicador de Cockcroft-Walton serve como uma fonte de alta tensão mais eficiente para tubos fotomultiplicadores que requerem até 2000 V. Além disso, o tubo tem inúmeros dinodos, terminais que requerem ligação aos nós “pares” de baixa tensão. A cadeia de série de torneiras multiplicadoras substitui um divisor de tensão resistiva de geração de calor de projetos anteriores.um multiplicador de Cockcroft-Walton operado por uma linha AC fornece alta tensão a “geradores de iões” para neutralizar a carga electrostática e para purificadores de ar.revisão do multiplicador da tensão:

• um multiplicador de tensão produz um múltiplo DC (2,3,4, etc) da tensão de pico de CORRENTE ALTERNADA.
• o multiplicador mais básico é um dobrador de meia onda.
• o duplo de onda completa é um circuito superior como um doubler.
• um tripler é um doubler de meia onda e um estágio de retifier convencional (detector de pico).
• um quadrupler é um par de dobradores de meia onda
• uma cadeia longa de dobradores de meia onda é conhecida como um multiplicador Cockcroft-Walton.

folhas de trabalho relacionadas:

• summer and Subtractor OpAmp Circuits Worksheet