Dobrador de tensão

Dobrador de Tensão de Onda Completa

O duplicador de tensão de onda completa na figura abaixo foi redesenhado para simplificar; ele tem melhor regulação e é mais simples de filtrar em comparação à versão de meia onda.


Os circuitos mostrados acima geram aproximadamente o dobro da tensão CA de pico de 310 volts , ou cerca de 620 volts de pico em RL. D2 é desligado durante o primeiro meio ciclo (a), e D1 conduz, resultando em um Vc de aproximadamente 310 volts CC. 

A tensão positiva é substituída por uma tensão negativa no semiciclo subsequente (b), fazendo com que D2 conduza e D1 seja desligado. RL conecta C1 e C2 em série, essencialmente dobrando a tensão para cerca de 620 volts CC.

O duplicador de tensão de onda completa, diferentemente da variante de meia onda, contém alguns capacitores em RL em vez de um. C1 na Figura 1 é cortado e não recebe alimentação durante metade de cada ciclo, enquanto C1 e C2 na Figura 3 recebem alimentação alternada.

Quando o capacitor associado ao diodo de corte descarrega, isso só pode ocorrer por meio da alimentação do capacitor, resultando em uma redução modesta tanto na corrente quanto na tensão de pico.


O duplicador de tensão de onda completa , também conhecido como circuito Delon ou ponte de duplicação de tensão , é um tipo de circuito multiplicador de tensão que converte uma entrada de corrente alternada (AC) em uma saída de corrente contínua (DC) com aproximadamente o dobro do valor do pico da tensão de entrada. Diferentemente do circuito de Greinacher, que é um duplicador de meia onda, o duplicador de onda completa utiliza ambos os semiciclos (positivo e negativo) da onda AC, proporcionando maior eficiência e uma saída mais estável.

Funcionamento do Duplicador de Tensão de Onda Completa

O circuito de onda completa usa uma configuração de ponte de diodos com dois condensadores para duplicar ou tensão. Aqui está uma explicação passo a passo:

  1. Componentes principais :
    • Uma fonte de tensão AC (V_in).
    • Quatro diodos (geralmente convenientes em uma configuração de ponte).
    • Dois condensadores (C1 e C2).
    • Uma carga resistiva (opcional, para analisar a saída).
  2. Ciclo Positivo da AC :
    • Durante o semiciclo positivo, dois diodos da ponte os conduzem, carregando o capacitor C1 ao valor do pico da tensão de entrada (V_pico), com a polaridade adequada.
  3. Ciclo Negativo da CA :
    • Durante o semiciclo negativo, os outros dois diodos da ponte conduzem, carregando o capacitor C2 ao valor de pico da tensão de entrada (V_pico), mas com polaridade oposta.
  4. Saída :
    • Os condensadores C1 e C2 são conectados em série, de modo que suas extensas se somam, produzindo uma saída DC próxima de 2 × V_pico . Como o circuito utiliza ambos os semiciclos, a saída tem menos ondulação (ripple) em comparação com o duplicador de meia onda.

Características Principais

  • Voltaje de saída : Aproximadamente 2 × V_pico da entrada AC em condições ideais. Com carga, a saída pode ser minimizada devido às perdas nos diodos (queda de tensão típica de 0,7 V por diodo em diodos de silício).
  • Eficiência : Maior que o duplicador de meia onda (Greinacher), pois utiliza ambos os semiciclos de onda AC, resultando em menor ondulação e maior capacidade de fornecimento de corrente à carga.
  • Frequência : A eficiência depende da frequência da entrada AC e da capacidade dos condensadores. Frequências mais altas permitem o uso de condensadores menores.
  • Aplicações : Usado em fontes de alimentação de alta tensão, como em amplificadores lineares de RF, tubos de raios catódicos (CRTs), equipamentos de raios X e sistemas de energia de baixa potência.

Vantagens

  • Menor ondulação : Aproveita ambos os semiciclos, resultando em uma saída DC mais suave.
  • Eficiência energética : Melhor utilização da energia da fonte AC.
  • Simplicidade : Requer poucos componentes, embora mais diodos que o circuito de Greinacher.

Limitações

  • Queda de tensão : As perdas nos quatro diodos podem reduzir a tensão de saída, especialmente em aplicações de baixa tensão.
  • Carga limitada : A capacidade dos condensadores e a corrente de carga afetam a estabilidade da tensão de saída.
  • Complexidade relativa : Comparado ao Greinacher, requer dois graus adicionais, o que aumenta progressivamente o custo e a complexidade.


Exemplo Prático

Se a entrada AC tiver um valor pico de 10 V, o duplicador de onda completa idealmente produzirá uma saída DC de aproximadamente 20 V. Na prática, considerando quedas de tensão nos diodos (0,7 V por diodo), a saída pode ser reduzida para cerca de 18,6 V (20 V - 2 × 0,7 V por semiciclo).

Aplicações em Amplificadores Lineares de RF

Em amplificadores lineares de RF, o duplicador de onda completa é usado em fontes de alimentação para gerar correntes DC elevadas permitidas para válvulas alimentares ou outros componentes de alta potência. Sua capacidade de fornecer uma saída mais estável e com menor ondulação é vantajosa em aplicações de RF, onde a pureza do sinal é crítica.

Comparação com o Circuito de Greinacher

  • Greinacher (meia onda) : Usa apenas um semiciclo da onda AC, resultando em maior ondulação e menor eficiência em cargas pesadas.
  • Delon (onda completa) : Usa ambos os semiciclos, proporcionando uma saída mais suave e maior eficiência, mas requer mais diodos.

Inventor

O duplicador de tensão de onda completa é frequentemente associado a Charles Delon, que patenteou uma configuração de ponte de duplicação de tensão no início do século XX. Essa configuração foi amplamente aplicada em aplicações como tubos de raios catódicos e, posteriormente, em sistemas de RF.



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