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O milagre do circuito de Villard: por que esse circuito simples faz com que você dobre a voltagem?
No mundo dos circuitos eletrônicos, como controlar efetivamente as mudanças de tensão sempre foi um tema de pesquisa importante entre os cientistas. O circuito Villard, como um multiplicador de tensão clássico, tem recebido ampla atenção devido à sua simplicidade de design. Como exatamente esse circuito funciona? Que aplicações práticas isso nos traz?
Princípios básicos do circuito Villard
O circuito Villard consiste em um diodo e um capacitor. Quando a tensão CA entra no circuito, o capacitor carrega durante o meio ciclo negativo, até a tensão de pico (Vpk). Neste momento, a função do diodo é "fixar" o valor de pico negativo em 0 V, de modo que o valor de pico positivo se torne 2Vpk.
A saída do circuito Villard é a superposição da forma de onda CA de entrada e o valor CC em estado estacionário do capacitor.
No entanto, embora este circuito seja conhecido pela sua estrutura simples, as características de pulsação da sua saída são bastante insatisfatórias. Esta grande característica de pulsação limita a aplicação dos circuitos Villard, especialmente em equipamentos eletrônicos que requerem maior estabilidade.
A evolução de Villard a Greinacher
O circuito Greinacher é uma versão melhorada desenvolvida com base no circuito Villard. Ele introduz uma estrutura de circuito mais complexa para reduzir a ondulação de saída e atingir quase zero ondulação sob condições de carga de circuito aberto. Os circuitos Greinacher são frequentemente chamados de multiplicadores de tensão de meia onda.
A principal característica do circuito Greinacher é sua capacidade de remover a maioria das ondulações enquanto mantém o pico de tensão de saída.
O sucesso deste circuito permitiu o uso de muitos subdispositivos de alta tensão, especialmente em aplicações que exigem tensões operacionais estáveis, como fontes de alimentação magnetron para fornos de micro-ondas.
Circuito Delon e sua aplicação
O circuito Delon é um multiplicador de tensão de onda completa projetado para fornecer uma tensão dupla estável entre a entrada e a saída. Este tipo de circuito foi amplamente utilizado em televisores de tubo de raios catódicos (CRT) durante o surgimento da tecnologia de exibição para fornecer a fonte de alta tensão necessária.
A característica do circuito Delon é que ele usa dois detectores de pico de meia onda para obter uma tensão de saída estável.
Com o desenvolvimento da tecnologia, esta arquitetura também tem sido aplicada a outros dispositivos eletrônicos, mostrando sua versatilidade e aplicabilidade.
O surgimento de circuitos com capacitores chaveados
Nos últimos anos, o surgimento de circuitos com capacitores chaveados proporcionou uma nova opção para aplicações de baixa tensão. Esses circuitos são capazes de converter a tensão de uma fonte CC em um efeito de multiplicação, especialmente onde os requisitos de potência da carga são altos.
Em um circuito de capacitor comutado, dois capacitores são carregados em paralelo e depois comutados para conexão em série para obter a duplicação da tensão.
Esses circuitos podem ser usados em dispositivos eletrônicos alimentados por bateria para permitir que esses dispositivos operem em baixas tensões e ainda forneçam a energia necessária.
Aplicação da bomba de carga Dickson
A bomba de carga Dickson é outro multiplicador de tensão altamente eficiente. Consiste em uma série de diodos e capacitores acionados por pulsos de clock para carregar e comutar. Este circuito é frequentemente utilizado em circuitos integrados, especialmente quando a tensão da bateria é insuficiente.
O núcleo do multiplicador Dickson é que ele usa um único sinal de clock para obter o efeito de multiplicação do circuito.
Isso torna os circuitos Dickson a escolha para muitos dispositivos eletrônicos portáteis devido à sua capacidade de fornecer a energia necessária em um ambiente de baixa tensão.
Perspectivas para a futura tecnologia de duplicação de tensão
À medida que a tecnologia continua a avançar, podemos prever soluções mais inovadoras em termos de tecnologia de duplicação de tensão. Por exemplo, circuitos de capacitores comutados de acoplamento cruzado são projetados para tensões de entrada muito baixas, o que é particularmente importante para o desenvolvimento de dispositivos sem fio.
Essas tecnologias permitem que dispositivos operem com tensões de bateria abaixo de um volt.
Essa tecnologia de duplicação de tensão em evolução não apenas fornece suporte de energia para vários dispositivos eletrônicos, mas também nos deixa cheios de expectativas em relação ao design e à inovação de futuros produtos eletrônicos.
Com tanta variedade de tecnologias de duplicação de tensão, podemos prever uma utilização de energia mais eficiente e cenários de aplicação mais inovadores?
