Què són els multiplicadors de tensió?
El multiplicador de tensió es refereix a un circuit elèctric format per díodes i condensadors que multiplica o augmenta la tensió i també converteix CA a CC, multiplicant la tensió i rectificant el corrent es fa mitjançant multiplicador de tensió . La rectificació del corrent de CA a CC s’aconsegueix mitjançant un díode i un augment de la tensió s’aconsegueix mitjançant l’acceleració de partícules impulsant un alt potencial produït pels condensadors.
Multiplicador de tensió
Una combinació de díode i condensador fa que un circuit de multiplicador de voltatge bàsic es doni entrada de CA al circuit des d’una font d’energia on la rectificació del corrent i l’acceleració de partícules per condensador dóna una sortida de CC de tensió augmentada. El voltatge de sortida pot ser moltes vegades superior al voltatge d’entrada, de manera que el circuit de càrrega ha de tenir una impedància elevada.
En aquest circuit de duplicador de tensió, el primer díode corregeix el senyal i la seva sortida és equivalent al voltatge màxim del transformador rectificat com a rectificador de mitja ona. Un signe de corrent altern mitjançant el condensador aconsegueix, a més, el segon díode i, en la perspectiva del corrent continu proporcionat pel condensador, això fa que la sortida del segon díode se situï a sobre del primer. En aquesta línia, la sortida del circuit és el doble del voltatge màxim del transformador, menys el diode cau.
Es pot accedir a diverses varietats de circuits i idees per proporcionar una capacitat multiplicadora de tensió de pràcticament qualsevol variable. L'aplicació de la mateixa regla de situar un rectificador a sobre d'un alternatiu i utilitzar un acoblament capacitiu permet avançar en un tipus de sistema de graons.
Classificació del multiplicador de tensió:
La classificació del multiplicador de tensió es basa en la relació entre la tensió d'entrada i la tensió de sortida, de manera que també s'han donat els noms
- Dobladors de tensió
- Triplador de tensió
- Quàdruple de tensió
Doblar el voltatge:
El circuit de duplicador de tensió consta de dos díodes i dos condensadors, on cada combinació de circuit díode-condensador comparteix una alteració positiva i negativa. La connexió de dos condensadors condueix a una tensió de sortida doble per a una determinada tensió d'entrada.
Voltatge doble
De la mateixa manera, cada augment d'una combinació de díode-condensador multiplica la tensió d'entrada on la tensió Tripler dóna Vout = 3 Vin i la tensió quàdruple dóna Vout = 4 Vin.
Càlcul de la tensió de sortida
Per a un multiplicador de tensió, el càlcul de la tensió de sortida és important tenint en compte la regulació de la tensió i el percentatge d'ondulació.
Vout = (sqrt 2 x Vin x N)
On
Vout = tensió de sortida del multiplicador de tensió de fase N
N = no. d’etapes (és el número de condensador dividit per 2).
Aplicacions de la tensió de sortida
- Tubs de raigs catòdics
- Sistema de raigs X, làsers
- Bombes iòniques
- Sistema electrostàtic
- Tub d'ona itinerant
Exemple
Penseu en un escenari en què es requereixi una tensió de sortida de 2,5 Kv amb una entrada de 230 v, en aquest cas, es requereix un multiplicador de tensió en diverses etapes en què D1-D8 doni díodes i que es connectin 16 condensadors de 100 uF / 400v per aconseguir Sortida de 2,5 Kv.
Utilitzant la fórmula
Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2
= sqrt 2 x 230 x 8
= 2,5 Kv (aprox)
A l'equació anterior, 16/2 indica que no hi ha condensadors / 2 dóna el nombre d'etapes.
2 Exemples pràctics
1. Un exemple de treball del circuit multiplicador de tensió per produir CC d'alta tensió a partir del senyal de corrent altern.
Diagrama de blocs que mostra el circuit multiplicador de tensió
El sistema consisteix en una unitat multiplicadora de tensió de 8 etapes. Els condensadors s’utilitzen per emmagatzemar la càrrega mentre que els díodes s’utilitzen per rectificar. A mesura que s'aplica el senyal de CA, obtenim un voltatge a cada condensador, que aproximadament es duplica amb cada etapa. Així, mesurant la tensió a través de l’1cetapa del duplicador de tensió i l'última etapa, obtenim el necessari alt voltatge . Com que la sortida té una tensió molt alta, no és possible mesurar-la amb un simple multímetre. Per aquest motiu, s’utilitza un circuit divisor de tensió. El divisor de tensió consta de 10 resistències connectades en sèrie. La sortida es pren a través de les dues darreres resistències. La sortida obtinguda es multiplica per 10 per obtenir la sortida real.
2. Generador Marx
Amb el desenvolupament de l'electrònica d'estat sòlid, els dispositius d'estat sòlid són cada vegada més adequats per a aplicacions de potència polsada. Podrien proporcionar als sistemes de potència pulsada compacitat, fiabilitat, elevada taxa de repetició i llarga vida útil. L’augment dels generadors d’energia pulsada que fan servir dispositius d’estat sòlid elimina les limitacions dels components convencionals i promet que la tecnologia d’energia pulsada s’utilitzarà àmpliament en aplicacions comercials. Tot i això, els dispositius de commutació d’estat sòlid, com ara el MOSFET o el transistor bipolar de porta aïllada (IGBT), disponibles ara només es poden classificar fins a uns quilos de volts.
La majoria dels sistemes de potència polsada requereixen tensions molt més altes. El modulador de Marx és un circuit únic destinat a la multiplicació de tensió, com es mostra a continuació. Tradicionalment, feia servir espacios com a interruptors i resistències com a aïllants. Per tant, tenia inconvenients de baixa taxa de repetició, curta vida útil i ineficiència. En aquest article, es proposa el generador de Marx que utilitza dispositius d'estat sòlid per combinar els mèrits dels commutadors semiconductors de potència i dels circuits de Marx. Està dissenyat per a la implantació d'ions de font de plasma (PSII) [1] i per als requisits següents: 
El modern generador Marx que utilitza MOSFET
Per llegir la tensió i el període de temps, consulteu el tipus de pantalla CRO.
- Des de la unitat de demostració de baixa tensió anterior, trobem l'entrada de 15 volts, un 50% del cicle de treball al punt A va (–Ve) també respecte a terra. Per tant, s'ha d'utilitzar un transistor d'alta tensió per a alta tensió. DURANT AQUEST TEMPS TOTS ELS CAPACITADORS C1, C2, C4, C5 ES CARREGEN, tal com es veu a C fins a 12 volts cadascun.
- A continuació, mitjançant un cicle de commutació adequat C1, C2, C4, C5, es connecten en sèrie a través dels MOSFET.
- Així obtenim una tensió de pols (-Ve) de 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volts en el punt D
Aplicació dels generadors de Marx - DC d'alta tensió pel principi del generador de Marx
Com sabem pel principi del generador Marx, els condensadors es disposen en paral·lel per carregar-se i després es connecten a sèries per desenvolupar una tensió alta.
El sistema consisteix en un temporitzador 555 que funciona en un mode astable que proporciona un impuls de sortida amb un cicle de treball del 50%. El sistema consisteix en una etapa de multiplicació total de 4 etapes, cada etapa consisteix en un condensador, 2 díodes i un MOSFET com a commutador. Els díodes s’utilitzen per carregar el condensador. Un pols elevat de la Es treballen 555 hores els díodes i també els optoisoladors que al seu torn proporcionen impulsos de desencadenament a cada MOSFET. Així, els condensadors es connecten en paral·lel a mesura que es carreguen fins a la tensió d'alimentació. Un impuls lògic baix del temporitzador fa que els commutadors MOSFET estiguin en estat apagat i els condensadors es connectin en sèrie. Els condensadors comencen a descarregar-se i s’afegeix el voltatge de cada condensador, produint un voltatge que és 4 vegades més que el voltatge continu d’entrada.
