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El milagro del circuito de Villard: ¿Por qué este circuito simple duplica el voltaje?
En el mundo de los circuitos electrónicos, cómo controlar eficazmente los cambios de voltaje siempre ha sido un tema candente para los científicos. El circuito de Villard, como multiplicador de tensión clásico, ha atraído una gran atención debido a su diseño simple. ¿Cómo funciona exactamente este circuito? ¿Qué tipo de aplicaciones prácticas nos aporta?
Principios básicos del circuito de VillardUn circuito Villard consta de un diodo y un condensador. Cuando el voltaje de CA ingresa al circuito, el capacitor se carga durante el semiciclo negativo hasta el voltaje pico (Vpk). En este momento, la función del diodo es "sujetar" el pico negativo a 0 V, de modo que el pico positivo se convierta en 2 Vpk.
La salida del circuito Villard es la superposición de la forma de onda de CA de entrada y el valor de CC de estado estable del capacitor.
Sin embargo, aunque este circuito es conocido por su simplicidad, las características de ondulación de su salida son bastante insatisfactorias. Esta gran característica de pulsación limita la aplicación de los circuitos Villard, especialmente en dispositivos electrónicos que requieren mayor estabilidad.
La evolución de Villard a GreinacherEl circuito Greinacher es una versión mejorada del circuito Villard. Introduce una estructura de circuito más compleja para reducir la ondulación de salida y lograr una ondulación casi nula en condiciones de carga de circuito abierto. El circuito Greinacher a menudo se denomina duplicador de voltaje de media onda.
La característica principal del circuito Greinacher es que elimina la mayor parte de la ondulación mientras mantiene el voltaje pico de salida.
El éxito de este circuito ha permitido el uso de muchos dispositivos electrónicos de alto voltaje, especialmente en aplicaciones que requieren un voltaje de funcionamiento estable, como la fuente de alimentación del magnetrón de los hornos microondas.
Circuito Delon y su aplicaciónEl circuito Delon es un duplicador de voltaje de onda completa diseñado para proporcionar un voltaje doble estable entre la entrada y la salida. Este circuito se utilizó ampliamente por primera vez en televisores de tubo de rayos catódicos (CRT) cuando surgió la tecnología de pantalla para proporcionar la fuente de alto voltaje necesaria.
La característica del circuito Delon es que utiliza dos detectores de pico de media onda para obtener un voltaje de salida estable.
Con el desarrollo de la tecnología, esta arquitectura también se ha aplicado a otros dispositivos electrónicos, demostrando su versatilidad y aplicabilidad.
La aparición de los circuitos de condensadores conmutados
En los últimos años, la aparición de circuitos de condensadores conmutados ha proporcionado una nueva opción para aplicaciones de bajo voltaje. Estos circuitos pueden convertir el voltaje de una fuente de CC en un multiplicador de voltaje, especialmente cuando la demanda de potencia de carga es alta.
Estos circuitos podrían utilizarse en dispositivos electrónicos alimentados por baterías para permitirles funcionar a voltajes bajos y aún así proporcionar la energía necesaria.En un circuito de condensador conmutado, dos condensadores se cargan en paralelo y luego se conmutan a serie para duplicar el voltaje.
Aplicación de la bomba de carga Dickson
La bomba de carga Dickson es otro multiplicador de voltaje altamente eficiente. Consiste en una serie de diodos y condensadores que se cargan y conmutan mediante pulsos de reloj. Este circuito se utiliza a menudo en circuitos integrados, especialmente cuando el voltaje de la batería es bajo.
El núcleo del multiplicador de Dickson es que utiliza una única señal de reloj para lograr un efecto de multiplicación de circuito.
Esto hace que los circuitos Dickson sean la opción para muchos dispositivos electrónicos portátiles porque pueden proporcionar la energía necesaria en un entorno de bajo voltaje.
Perspectivas para la futura tecnología de multiplicación de voltaje
Con el avance continuo de la tecnología, podemos prever soluciones más innovadoras en la tecnología de multiplicación de voltaje. Por ejemplo, los circuitos de condensadores conmutados acoplados de forma cruzada están diseñados para voltajes de entrada muy bajos, lo que es particularmente importante para el desarrollo de dispositivos inalámbricos.
Estas tecnologías permiten mantener los dispositivos en funcionamiento incluso cuando el voltaje de la batería es inferior a un voltio.
Esta tecnología de multiplicación de voltaje en continua evolución no sólo proporciona soporte energético para diversos dispositivos electrónicos, sino que también nos llena de expectativas para el diseño y la innovación de futuros productos electrónicos.
Con tantas tecnologías diferentes de multiplicación de voltaje disponibles, ¿podemos prever una utilización más eficiente de la energía y escenarios de aplicación más innovadores?
