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Il miracolo del circuito Villard: perché questo semplice circuito ti fa raddoppiare la tensione?
Nel mondo dei circuiti elettronici, come controllare efficacemente le variazioni di tensione è sempre stato un argomento di ricerca caldo tra gli scienziati. Il circuito di Villard, come classico moltiplicatore di tensione, ha ricevuto un'attenzione diffusa grazie alla sua semplicità nel design. Come funziona esattamente questo circuito? Quali applicazioni pratiche ci porta?
Principi di base del circuito di Villard
Il circuito Villard è costituito da un diodo e un condensatore. Quando la tensione CA entra nel circuito, il condensatore si carica durante il semiciclo negativo, fino alla tensione di picco (Vpk). In questo momento, il ruolo del diodo è quello di "bloccare" il valore di picco negativo a 0 V, in modo che il valore di picco positivo diventi 2 Vpk.
L'uscita del circuito Villard è la sovrapposizione della forma d'onda CA in ingresso e del valore CC a stato stazionario del condensatore.
Tuttavia, sebbene questo circuito sia noto per la sua struttura semplice, le caratteristiche di pulsazione della sua uscita sono piuttosto insoddisfacenti. Questa caratteristica di grande pulsazione limita l'applicazione dei circuiti Villard, soprattutto nelle apparecchiature elettroniche che richiedono maggiore stabilità.
L'evoluzione da Villard a Greinacher
Il circuito Greinacher è una versione migliorata sviluppata sulla base del circuito Villard. Introduce una struttura circuitale più complessa per ridurre l'ondulazione di uscita e ottenere un'ondulazione quasi pari a zero in condizioni di carico a circuito aperto. I circuiti Greinacher sono spesso chiamati moltiplicatori di tensione a semionda.
La caratteristica principale del circuito Greinacher è la sua capacità di rimuovere la maggior parte delle increspature mantenendo la tensione di uscita di picco.
Il successo di questo circuito ha consentito l'uso di molti dispositivi secondari ad alta tensione, soprattutto in applicazioni che richiedono tensioni operative stabili, come gli alimentatori magnetron per forni a microonde.
Circuito Delon e sua applicazione
Il circuito Delon è un moltiplicatore di tensione a onda intera progettato per fornire una doppia tensione stabile tra ingresso e uscita. Questo tipo di circuito è stato ampiamente utilizzato per la prima volta nei televisori a tubo catodico (CRT) durante l'ascesa della tecnologia dei display per fornire la sorgente ad alta tensione necessaria.
La caratteristica del circuito Delon è che utilizza due rilevatori di picco a semionda per ottenere una tensione di uscita stabile.
Con lo sviluppo della tecnologia, questa architettura è stata applicata anche ad altri dispositivi elettronici, dimostrando la sua versatilità e applicabilità.
L'emergere di circuiti a condensatori commutati
Negli ultimi anni, l'emergere di circuiti con condensatori commutati ha fornito una nuova opzione per le applicazioni a bassa tensione. Questi circuiti sono in grado di convertire la tensione di una sorgente CC in un effetto moltiplicativo, soprattutto dove i requisiti di potenza del carico sono elevati.
In un circuito con condensatori commutati, due condensatori vengono caricati in parallelo e quindi collegati in serie per ottenere il raddoppio della tensione.
Tali circuiti possono essere utilizzati in dispositivi elettronici alimentati a batteria per consentire a questi dispositivi di funzionare a basse tensioni e fornire comunque la potenza richiesta.
Applicazione della pompa di carica Dickson
La pompa di carica Dickson è un altro moltiplicatore di tensione altamente efficiente. È costituito da una serie di diodi e condensatori azionati da impulsi di clock per caricarsi e commutare. Questo circuito viene spesso utilizzato nei circuiti integrati, soprattutto quando la tensione della batteria è insufficiente.
Il nucleo del moltiplicatore Dickson è che utilizza un singolo segnale di clock per ottenere l'effetto di moltiplicazione del circuito.
Ciò rende i circuiti Dickson la scelta per molti dispositivi elettronici portatili grazie alla loro capacità di fornire la potenza richiesta in un ambiente a bassa tensione.
Prospettive per la futura tecnologia di raddoppiamento della tensione
Con il continuo progresso della tecnologia, possiamo prevedere soluzioni più innovative in termini di tecnologia di raddoppio della tensione. Ad esempio, i circuiti di condensatori commutati ad accoppiamento incrociato sono progettati per tensioni di ingresso molto basse, il che è particolarmente importante per lo sviluppo di dispositivi wireless.
Queste tecnologie consentono ai dispositivi di funzionare con tensioni della batteria inferiori a 1 volt.
Questa tecnologia in evoluzione di raddoppio della tensione non solo fornisce supporto di alimentazione per vari dispositivi elettronici, ma ci rende anche pieni di aspettative per la progettazione e l'innovazione dei futuri prodotti elettronici.
Con una tale varietà di tecnologie di raddoppio della tensione, possiamo prevedere un utilizzo più efficiente dell'energia e scenari applicativi più innovativi?
