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Le miracle du circuit Villard : pourquoi ce circuit simple vous permet-il de doubler la tension ?
Dans le monde des circuits électroniques, la manière de contrôler efficacement les changements de tension a toujours été un sujet de recherche brûlant parmi les scientifiques. Le circuit Villard, en tant que multiplicateur de tension classique, a reçu une large attention en raison de sa simplicité de conception. Comment fonctionne exactement ce circuit ? Quelles applications pratiques cela nous apporte-t-il ?
Principes de base du circuit Villard
Le circuit Villard est constitué d'une diode et d'un condensateur. Lorsque la tension alternative entre dans le circuit, le condensateur se charge pendant le demi-cycle négatif, jusqu'à la tension de crête (Vpk). A ce moment, le rôle de la diode est de « fixer » la valeur de crête négative à 0 V, de sorte que la valeur de crête positive devienne 2 Vpk.
La sortie du circuit Villard est la superposition de la forme d'onde CA d'entrée et de la valeur CC en régime permanent du condensateur.
Cependant, bien que ce circuit soit connu pour sa structure simple, les caractéristiques de pulsation de sa sortie sont tout à fait insatisfaisantes. Cette grande caractéristique de pulsation limite l'application des circuits Villard, en particulier dans les équipements électroniques qui nécessitent une plus grande stabilité.
L'évolution de Villard à Greinacher
Le circuit Greinacher est une version améliorée développée sur la base du circuit Villard. Il introduit une structure de circuit plus complexe pour réduire l'ondulation de sortie et atteindre une ondulation presque nulle dans des conditions de charge en circuit ouvert. Les circuits Greinacher sont souvent appelés multiplicateurs de tension demi-onde.
La principale caractéristique du circuit Greinacher est sa capacité à supprimer la plupart des ondulations tout en maintenant la tension de sortie maximale.
Le succès de ce circuit a permis l'utilisation de nombreux sous-dispositifs haute tension, en particulier dans les applications nécessitant des tensions de fonctionnement stables, telles que les alimentations magnétron pour fours à micro-ondes.
Circuit Delon et son application
Le circuit Delon est un multiplicateur de tension double alternance conçu pour fournir une double tension stable entre l'entrée et la sortie. Ce type de circuit a été largement utilisé pour la première fois dans les téléviseurs à tube cathodique (CRT) lors de l'essor de la technologie d'affichage pour fournir la source haute tension nécessaire.
La caractéristique du circuit Delon est qu'il utilise deux détecteurs de crête demi-onde pour obtenir une tension de sortie stable.
Avec le développement de la technologie, cette architecture a également été appliquée à d'autres appareils électroniques, démontrant sa polyvalence et son applicabilité.
L'émergence des circuits à condensateurs commutés
Ces dernières années, l'émergence de circuits à condensateurs commutés a offert une nouvelle option pour les applications basse tension. Ces circuits sont capables de convertir la tension d'une source CC en un effet multiplicateur, en particulier lorsque les besoins en puissance de charge sont élevés.
Dans un circuit à condensateur commuté, deux condensateurs sont chargés en parallèle puis commutés en connexion en série pour doubler la tension.
De tels circuits peuvent être utilisés dans des appareils électroniques alimentés par batterie pour permettre à ces appareils de fonctionner à basse tension tout en fournissant la puissance requise.
Application de la pompe de charge Dickson
La pompe de charge Dickson est un autre multiplicateur de tension très efficace. Il se compose d'une série de diodes et de condensateurs pilotés par des impulsions d'horloge pour se charger et commuter. Ce circuit est souvent utilisé dans les circuits intégrés, notamment lorsque la tension de la batterie est insuffisante.
Le cœur du multiplicateur Dickson est qu'il utilise un seul signal d'horloge pour obtenir l'effet multiplicateur du circuit.
Cela fait des circuits Dickson le choix pour de nombreux appareils électroniques portables en raison de leur capacité à fournir la puissance requise dans un environnement basse tension.
Perspectives de la future technologie de doublement de tension
À mesure que la technologie continue de progresser, nous pouvons prévoir des solutions plus innovantes en termes de technologie de doublement de tension. Par exemple, les circuits à condensateurs commutés à couplage croisé sont conçus pour des tensions d'entrée très faibles, ce qui est particulièrement important pour le développement de dispositifs sans fil.
Ces technologies permettent aux appareils de fonctionner avec des tensions de batterie inférieures à un volt.
Une telle technologie évolutive de doublement de tension fournit non seulement un support d'alimentation pour divers appareils électroniques, mais nous rend également plein d'attentes quant à la conception et à l'innovation des futurs produits électroniques.
Avec une telle variété de technologies de doublement de tension, pouvons-nous prévoir une utilisation plus efficace de l'énergie et des scénarios d'application plus innovants ?
