¿Qué son los multiplicadores de voltaje?
El multiplicador de voltaje se refiere a un circuito eléctrico que consta de diodos y condensadores que multiplica o aumenta el voltaje y también convierte CA en CC, la multiplicación del voltaje y la rectificación de la corriente se realiza utilizando multiplicador de voltaje . La rectificación de la corriente de CA a CC se logra mediante un diodo y un aumento de voltaje se logra mediante la aceleración de las partículas impulsando el alto potencial producido por los condensadores.
Multiplicador de voltaje
Una combinación de diodo y capacitor crea un circuito multiplicador de voltaje básico. La entrada de CA se le da al circuito desde una fuente de energía donde la rectificación de la corriente y la aceleración de partículas por el capacitor da una salida de CC de voltaje incrementado. El voltaje de salida puede ser muchas veces mayor al voltaje de entrada, por lo que el circuito de carga debe poseer una alta impedancia.
En este circuito duplicador de voltaje, el primer diodo corrige la señal y su salida es equivalente al voltaje pico del transformador rectificado como un rectificador de media onda. Una señal de CA por medio del capacitor alcanza adicionalmente el segundo diodo, y en la perspectiva de la CC proporcionada por el capacitor, esto hace que la salida del segundo diodo se sitúe encima del primero. En este sentido, la salida del circuito es el doble del voltaje máximo del transformador, menos las caídas del diodo.
Variedades de circuito e idea son accesibles para proporcionar una capacidad multiplicadora de voltaje de prácticamente cualquier variable. La aplicación de la misma regla de colocar un rectificador encima de otro alternativo y utilizar un acoplamiento capacitivo permite que un tipo de sistema de pasos avance.
Clasificación del multiplicador de voltaje:
La clasificación del multiplicador de voltaje se basa en la relación entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida, en consecuencia, los nombres también se han dado como
- Duplicadores de voltaje
- Triplicador de voltaje
- Tensión cuádruple
Duplicación de voltaje:
El circuito duplicador de voltaje consta de dos diodos y dos capacitores, donde cada combinación de circuito de diodo-capacitor comparte alteración positiva y negativa y la conexión de dos capacitores conduce a un voltaje de salida doble para un voltaje de entrada dado.
Voltaje doble
De manera similar, cada aumento en una combinación de diodo-capacitor multiplica el voltaje de entrada donde el voltaje Tripler da Vout = 3 Vin y el voltaje cuádruple da Vout = 4 Vin.
Cálculo de voltaje de salida
Para un multiplicador de voltaje, el cálculo del voltaje de salida es importante considerando la regulación del voltaje y el porcentaje de ondulación.
Vout = (raíz cuadrada de 2 x Vin x N)
Dónde
Vout = voltaje de salida del multiplicador de voltaje de N etapas
N = no. de etapas (es el no. de condensador dividido por 2).
Aplicaciones de voltaje de salida
- Tubos de rayos catódicos
- Sistema de rayos X, láseres
- Bombas de iones
- Sistema electrostático
- Tubo de onda viajera
Ejemplo
Considere un escenario donde se requiere un voltaje de salida de 2.5 Kv con una entrada de 230 v, en ese caso, se requiere un multiplicador de voltaje de múltiples etapas en el que D1-D8 da diodos y se deben conectar 16 capacitores de 100 uF / 400v para lograr Salida de 2,5 Kv.
Usando fórmula
Vout = raíz cuadrada 2 x 230 x 16/2
= raíz cuadrada de 2 x 230 x 8
= 2,5 Kv (aprox.)
En la ecuación anterior, 16/2 indica que no hay condensadores / 2 da el número de etapas.
2 ejemplos prácticos
1. Un ejemplo funcional del circuito multiplicador de voltaje para producir CC de alto voltaje a partir de una señal de CA.
Diagrama de bloques que muestra el circuito multiplicador de voltaje
El sistema consta de una unidad multiplicadora de voltaje de 8 etapas. Los condensadores se utilizan para almacenar la carga, mientras que los diodos se utilizan para la rectificación. A medida que se aplica la señal de CA, obtenemos un voltaje en cada capacitor, que aproximadamente se duplica con cada etapa. Por lo tanto, midiendo el voltaje en el 1S tetapa de duplicador de voltaje y la última etapa, obtenemos el requerido Alto voltaje . Dado que la salida es un voltaje muy alto, no es posible medirlo con un simple multímetro. Por esta razón, se utiliza un circuito divisor de voltaje. El divisor de voltaje consta de 10 resistencias conectadas en serie. La salida se toma a través de las dos últimas resistencias. La salida obtenida se multiplica por 10 para obtener la salida real.
2. Generador de Marx
Con el desarrollo de la electrónica de estado sólido, los dispositivos de estado sólido son cada vez más adecuados para aplicaciones de energía pulsada. Podrían proporcionar a los sistemas de energía pulsada compacidad, confiabilidad, alta tasa de repetición y larga vida útil. El aumento de generadores de energía pulsada que utilizan dispositivos de estado sólido elimina las limitaciones de los componentes convencionales y promete que la tecnología de energía pulsada se utilizará ampliamente en aplicaciones comerciales. Sin embargo, los dispositivos de conmutación de estado sólido como MOSFET o Transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) disponibles ahora solo tienen una clasificación de hasta unos pocos kilo Voltios.
La mayoría de los sistemas de energía pulsada exigen valores nominales de voltaje mucho más altos. El modulador de Marx es un circuito único destinado a la multiplicación de voltaje, como se muestra a continuación. Tradicionalmente, empleaba descargadores de chispas como interruptores y resistencias como aisladores. Por lo tanto, tenía los inconvenientes de una baja tasa de repetición, una vida útil corta y una ineficiencia. En este artículo, se propone que el generador de Marx que utiliza dispositivos de estado sólido combine los méritos de los interruptores semiconductores de potencia y los circuitos de Marx. Está diseñado para la implantación de iones de fuente de plasma (PSII) [1] y para los siguientes requisitos: 
El moderno generador de Marx que usa MOSFET
Para leer el voltaje y el período de tiempo, consulte el tipo de pantalla CRO.
- De la unidad de demostración de bajo voltaje anterior, encontramos la entrada de 15 voltios, el ciclo de trabajo del 50% en el punto A va (–Ve) también con respecto a tierra. Por lo tanto, se debe utilizar un transistor de alto voltaje para alto voltaje. DURANTE ESTE TIEMPO TODOS LOS CONDENSADORES C1, C2, C4, C5 SE CARGAN como se ve en C hasta 12 voltios cada uno.
- Luego, a través del ciclo de conmutación adecuado, C1, C2, C4, C5 se conectan en serie a través de los MOSFET.
- Así obtenemos un voltaje de pulso (-Ve) de 12 + 12 + 12 + 12 = 48 voltios en el punto D
Aplicación de generadores Marx: CC de alto voltaje según el principio del generador de Marx
Como sabemos por el principio del generador de Marx, los condensadores se colocan en paralelo para cargarse y luego se conectan en serie para desarrollar un alto voltaje.
El sistema consta de un temporizador 555 que funciona en modo estable que proporciona un pulso de salida con un ciclo de trabajo del 50%. El sistema consta de una etapa de multiplicación total de 4 etapas, y cada etapa consta de un condensador, 2 diodos y un MOSFET como interruptor. Los diodos se utilizan para cargar el condensador. Un pulso alto del 555 horas de funcionamiento los diodos y también los optoaisladores que a su vez proporcionan pulsos de activación a cada MOSFET. Por tanto, los condensadores se conectan en paralelo mientras se cargan hasta la tensión de alimentación. Un pulso lógico bajo del temporizador da como resultado que los interruptores MOSFET estén en condición de apagado y, por lo tanto, los condensadores estén conectados en serie. Los capacitores comienzan a descargarse y se agrega el voltaje a través de cada capacitor, produciendo un voltaje que es 4 veces más que el voltaje de entrada de CC.
