Cosa sono i moltiplicatori di tensione?
Il moltiplicatore di tensione si riferisce a un circuito elettrico costituito da diodi e condensatori che moltiplica o aumenta la tensione e converte anche CA in CC, la moltiplicazione della tensione e la rettifica della corrente viene eseguita utilizzando moltiplicatore di tensione . La rettifica della corrente da CA a CC è ottenuta da un diodo e un aumento della tensione è ottenuto dall'accelerazione delle particelle spingendo l'alto potenziale prodotto dai condensatori.
Moltiplicatore di tensione
Una combinazione di diodo e condensatore crea un circuito moltiplicatore di tensione di base L'ingresso CA viene fornito al circuito da una fonte di alimentazione in cui la rettifica della corrente e dell'accelerazione delle particelle da parte del condensatore fornisce un'uscita CC di tensione maggiore. La tensione di uscita può essere molte volte superiore alla tensione di ingresso, quindi il circuito di carico deve possedere un'impedenza elevata.
In questo circuito duplicatore di tensione, il primo diodo corregge il segnale e la sua uscita è equivalente alla tensione di picco del trasformatore rettificata come raddrizzatore a semionda. Un segno AC per mezzo del condensatore realizza inoltre il secondo diodo, e nella prospettiva della DC fornita dal condensatore, questo fa sì che l'uscita dal secondo diodo si trovi sopra il primo. In questo modo, l'uscita dal circuito è il doppio della tensione di picco del trasformatore, meno il diodo cade.
Sono disponibili varietà di circuiti e idee per fornire una capacità di moltiplicatore di tensione praticamente di qualsiasi variabile. Applicare la stessa regola di posizionare un raddrizzatore sopra un altro e utilizzare l'accoppiamento capacitivo consente a un tipo di sistema a gradini di avanzare.
Classificazione del moltiplicatore di tensione:
La classificazione del moltiplicatore di tensione si basa sul rapporto tra la tensione di ingresso e la tensione di uscita, di conseguenza anche i nomi sono stati dati come
- Raddoppiatori di tensione
- Triplicatore di tensione
- Voltaggio quadruplo
Raddoppio della tensione:
Il circuito duplicatore di tensione è costituito da due diodi e due condensatori in cui ogni combinazione di circuito diodo-condensatore condivide un'alterazione positiva e negativa anche il collegamento di due condensatori porta alla doppia tensione di uscita per una data tensione di ingresso.
Doppio voltaggio
Allo stesso modo, ogni aumento in una combinazione diodo-condensatore moltiplica la tensione di ingresso dove la tensione Tripler dà Vout = 3 Vin e la tensione quadrupla dà Vout = 4 Vin.
Calcolo della tensione di uscita
Per un moltiplicatore di tensione il calcolo della tensione di uscita è importante considerando la regolazione della tensione e l'ondulazione percentuale è importante.
Vout = (sqrt 2 x Vin x N)
Dove
Vout = tensione di uscita del moltiplicatore di tensione dello stadio N.
N = no. di stadi (è il numero di condensatori diviso 2).
Applicazioni della tensione di uscita
- Tubi a raggi catodici
- Sistema a raggi X, laser
- Pompe ioniche
- Sistema elettrostatico
- Tubo dell'onda viaggiante
Esempio
Si consideri uno scenario in cui è richiesta una tensione di uscita di 2,5 Kv con un ingresso di 230 V, in tal caso, è richiesto un moltiplicatore di tensione multistadio in cui D1-D8 fornisce diodi e devono essere collegati 16 condensatori da 100 uF / 400 V per ottenere Uscita 2,5 Kv.
Usando la formula
Vout = sqrt 2 x 230 x 16/2
= sqrt 2 x 230 x 8
= 2,5 Kv (circa)
Nell'equazione precedente, 16/2 indica che non ci sono condensatori / 2 indica il numero di stadi.
2 Esempi pratici
1. Un esempio funzionante del circuito moltiplicatore di tensione per produrre alta tensione CC dal segnale CA.
Diagramma a blocchi che mostra il circuito moltiplicatore di tensione
Il sistema è costituito da un'unità moltiplicatore di tensione a 8 stadi. I condensatori sono usati per immagazzinare la carica mentre i diodi sono usati per la rettifica. Quando viene applicato il segnale CA, otteniamo una tensione su ciascun condensatore, che raddoppia approssimativamente con ogni stadio. Quindi misurando la tensione ai capi di 1ststadio del duplicatore di tensione e l'ultimo stadio, otteniamo il richiesto alta tensione . Poiché l'uscita è una tensione molto alta, non è possibile misurarla utilizzando un semplice multimetro. Per questo motivo viene utilizzato un circuito divisore di tensione. Il partitore di tensione è composto da 10 resistenze collegate in serie. L'uscita viene presa attraverso gli ultimi due resistori. L'output ottenuto viene quindi moltiplicato per 10 per ottenere l'output effettivo.
2. Marx Generator
Con lo sviluppo dell'elettronica a stato solido, i dispositivi a stato solido stanno diventando sempre più adatti per applicazioni di potenza pulsata. Potrebbero fornire ai sistemi di alimentazione pulsata compattezza, affidabilità, elevata velocità di ripetizione e lunga durata. L'aumento dei generatori di energia pulsata che utilizzano dispositivi a stato solido elimina i limiti dei componenti convenzionali e promette che la tecnologia della potenza pulsata sarà ampiamente utilizzata nelle applicazioni commerciali. Tuttavia, i dispositivi di commutazione a stato solido come MOSFET o IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ora disponibili sono classificati solo fino a pochi kilo Volt.
La maggior parte dei sistemi di alimentazione a impulsi richiede valori di tensione molto più elevati. Il modulatore Marx è un circuito unico destinato alla moltiplicazione della tensione, come mostrato di seguito. Tradizionalmente, utilizzava spinterometri come interruttori e resistori come isolatori. Pertanto, presentava svantaggi di bassa frequenza di ripetizione, breve durata e inefficienza. In questo articolo, il generatore Marx che utilizza dispositivi a stato solido si propone di combinare i pregi degli interruttori a semiconduttore di potenza e dei circuiti Marx. È progettato per l'impianto ionico con sorgente di plasma (PSII) [1] e per i seguenti requisiti: 
Il moderno generatore Marx che utilizza MOSFET
Per leggere la tensione e il periodo di tempo, fare riferimento all'ordinamento della schermata CRO.
- Dall'unità dimostrativa di bassa tensione sopra, troviamo l'ingresso di 15 volt, 50% di duty cycle nel punto A va (–Ve) anche rispetto a terra. Quindi un transistor ad alta tensione deve essere utilizzato per l'alta tensione. IN QUESTO TEMPO TUTTI I CONDENSATORI C1, C2, C4, C5 SI RICARICANO come si vede a C fino a 12 volt ciascuno.
- Quindi attraverso un corretto ciclo di commutazione C1, C2, C4, C5 vengono collegati in serie tramite i MOSFET.
- Quindi otteniamo una tensione di impulso (-Ve) di 12 + 12 + 12 + 12 = 48 volt nel punto D
Applicazione dei generatori Marx - Principio del generatore di corrente continua ad alta tensione secondo Marx
Come sappiamo dal principio del generatore di Marx, i condensatori sono disposti in parallelo per caricarsi e quindi collegati in serie per sviluppare un alto voltaggio.
Il sistema è costituito da un timer 555 funzionante in modalità astabile che fornisce un impulso di uscita con un duty cycle del 50%. Il sistema è costituito da un totale di 4 stadi di moltiplicazione, ciascuno dei quali è costituito da un condensatore, 2 diodi e un MOSFET come interruttore. I diodi vengono utilizzati per caricare il condensatore. Un forte impulso dal 555 ore sono gestite i diodi e anche gli optoisolatori che a loro volta forniscono impulsi di innesco a ciascun MOSFET. Pertanto i condensatori sono collegati in parallelo mentre si caricano fino alla tensione di alimentazione. Un impulso logico basso dal timer fa sì che gli interruttori MOSFET siano in condizione di spegnimento e i condensatori sono quindi collegati in serie. I condensatori iniziano a scaricarsi e la tensione su ogni condensatore viene aggiunta, producendo una tensione che è 4 volte superiore alla tensione CC in ingresso.
