Language
Country/Area
No result found
A magia dos multiplicadores de voltagem: como transformar baixa voltagem em alta voltagem?
Em dispositivos eletrônicos modernos, a conversão de voltagem é uma das tecnologias mais críticas. Seja em celulares, computadores ou outros pequenos dispositivos, multiplicadores de voltagem são usados em todos os lugares. Esses circuitos incríveis são capazes de converter corrente contínua de baixa tensão na alta tensão necessária, o que não é apenas eficiente, mas também pode atender às necessidades de energia de diferentes dispositivos. Este artigo se aprofundará nos princípios de funcionamento dos multiplicadores de tensão e suas diversas aplicações para ajudar os leitores a entender os segredos por trás deles.
Princípios básicos do multiplicador de tensão
Um multiplicador de tensão é um circuito eletrônico que, ao carregar capacitores e alternar essas cargas de uma maneira específica, é capaz de produzir na saída, idealmente, o dobro da tensão de entrada. O multiplicador de tensão mais simples é semelhante a um retificador, que converte uma tensão CA em uma tensão CC reforçada. Ele depende principalmente da ação de comutação de diodos, que funcionam de acordo com a tensão CA de entrada.
Um multiplicador de tensão é um tipo de multiplicador de tensão, e vários circuitos multiplicadores podem ser sobrepostos para aumentar ainda mais a tensão de saída.
Circuitos multiplicadores de tensão comuns
Circuito de Villard
O circuito Villard foi inventado por Paul Ursich Villard. Sua estrutura é simples e consiste apenas de um capacitor e um diodo. Embora este circuito tenha a vantagem de ser simples e flexível, sua saída tem baixo desempenho de flutuação. A principal função deste circuito é achatar o semiciclo negativo da corrente alternada para zero, de modo que o último semiciclo positivo não precise ser melhorado e ainda possa gerar uma alta tensão. Esta estrutura é amplamente utilizada em fontes de alimentação de alta tensão negativa em fornos de micro-ondas.
Circuito de Greinacher
O circuito Greinacher é uma boa melhoria em relação ao circuito Villard, proporcionando uma ondulação significativamente menor, apesar da adição de componentes extras. Nessa estrutura, a célula de Villard é conectada a um detector de pico, que primeiro consegue armazenar a tensão de pico da corrente, eliminando a maioria das flutuações, o que é uma melhoria significativa em relação a esse projeto.
Os circuitos Greinacher são usados em equipamentos como televisores para fornecer energia a componentes que exigem altas tensões, especialmente em televisores preto e branco ou coloridos.
Circuito Delon
O circuito Delon usa uma topologia de ponte e, portanto, é conhecido como um duplicador de tensão de onda completa. Esse design já foi muito comum na tecnologia de exibição, especialmente em telas mais antigas, onde fontes de alimentação de alta tensão e multiplicadores de tensão eram necessários para substituir outros métodos de fornecimento de energia e resolver os custos de produção.
Aplicações de circuitos de capacitores comutados
O circuito do capacitor chaveado converte a tensão da fonte CC em tensão CA por meio de um circuito de pré-comutação e, em seguida, a multiplica. Este sistema é particularmente importante em aplicações alimentadas por bateria de baixa tensão porque muitos dispositivos integrados exigem uma tensão de alimentação maior do que a fornecida pela bateria.
Ao acionar os dispositivos de comutação a partir de um relógio externo, circuitos de capacitores comutados mais eficientes podem ser processados simultaneamente durante as passagens de geração e multiplicação.
Bomba de carga Dickson
Uma bomba de carga Dickson conecta vários diodos e capacitores em cascata para aumentar a voltagem e usa um trem de pulsos de clock para acionar os capacitores. Esse design é particularmente popular em circuitos integrados, confundindo a linha entre corrente alternada e contínua, facilitando o fornecimento das altas tensões exigidas pelos dispositivos.
Capacitores comutados de acoplamento cruzado
Esta tecnologia é particularmente adequada para aplicações de tensão muito baixa. Por exemplo, dispositivos sem fio, como dispositivos Bluetooth, usam pequenas baterias para alimentá-los. Esses circuitos não envolvem problemas de diodo, portanto suas perdas de saída são menores.
Desafios de conduzir multiplicadores de tensãoNo mundo dos circuitos digitais, desafios técnicos práticos geralmente andam de mãos dadas com conceitos de design simples. Mesmo um multiplicador de tensão com excelente desempenho pode ter sua saída afetada por quedas de tensão em seus componentes. Tomando as baterias de lítio como exemplo, se a tensão de entrada for relativamente baixa, a tensão aumentada que pode ser alcançada também será limitada.
ConclusãoA tecnologia de duplicador de tensão nos permite criar opções de fornecimento de energia mais flexíveis em aplicações, especialmente em ambientes digitais modernos. Entretanto, os desafios técnicos nesse processo ainda exigem mais exploração e pesquisa. Como essa tecnologia afetará nosso estilo de vida e hábitos de uso de eletricidade no futuro?
