Como fazer um circuito triplicador de tensão?

Diagrama do Circuito Triplo de Tensão e Funcionamento

O que é triplicador de tensão?

Circuito triplicador de tensão é um circuito que triplica a tensão de entrada, ou seja, a tensão de saída será três vezes a tensão de entrada de pico. Podemos construir o Circuito Triplo de Tensão com muita facilidade usando alguns diodos e capacitores. O circuito triplicador de tensão é na verdade um tipo de circuito multiplicador que fornece tensão de saída duas, três ou quatro vezes a tensão de entrada de pico.

Os circuitos multiplicadores de tensão são usados ​​quando precisamos de alta tensão e baixa corrente. Os multiplicadores de tensão também são usados ​​para reduzir o tamanho do transformador ou às vezes removê-lo. Eles podem ser muito úteis na conversão de baixa tensão CA em alta tensão CC e baixa corrente é necessária.

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Componentes necessários

• 3 Nº de diodos 1N4007
• 3 Nº de capacitores de 22μF
• Transformador redutor 9-0-9
• Multímetro digital

Díodo (1N4007)

Um diodo é um dispositivo unidirecional, ou seja, ele permite o fluxo de corrente apenas em uma direção. É usado em muitas aplicações eletrônicas, como retificador, processamento de sinais, recorte/fixação de sinais, detecção de sinais, mistura de sinais e muitos sistemas eletrônicos. Possui dois terminais ânodo e cátodo. Assim, a corrente deve fluir do ânodo para o cátodo.

Na verdade, um diodo funciona com base no princípio dos semicondutores. Assim, existem dois tipos de semicondutores baseados em elétrons livres:tipo N e tipo P.

Um semicondutor tipo N tem muitos elétrons livres e um número muito menor de lacunas positivas. Assim, os elétrons são chamados de portadores de carga majoritários e os buracos são chamados de portadores de carga minoritários. O semicondutor do tipo P tem mais concentração de lacunas positivas e muito menos concentração de elétrons. Assim, os portadores majoritários são buracos e os portadores minoritários são elétrons.

Quando as regiões do tipo P e do tipo N entram em contato, as portadoras majoritárias se difundem de um lado para o outro. Como há menos lacunas na região do tipo N e menos elétrons na região do tipo P, devido à diferença de concentração, os elétrons se movem para a região do tipo P e as lacunas se movem para a região do tipo N. Quando os elétrons da região do tipo N se difundem com buracos na região do tipo P e buracos da região do tipo P se difundem com elétrons na região do tipo N, então uma camada de íons positivos no lado N e uma camada de íons negativos no lado P aparecem.

Essas duas camadas aparecem ao longo da linha de junção de duas regiões/semicondutores. Essa região de duas camadas de íons é conhecida como região de depleção ou camada de depleção porque não há carga nessa região porque todas elas se recombinam.

Uma vez formada a camada de depleção, não ocorre a difusão de portadores de carga de ambas as regiões devido ao campo elétrico gerado a partir dessa região de depleção.

Se conectarmos o lado P de um diodo com um terminal positivo da bateria e o lado N com um terminal negativo, isso é conhecido como polarização direta. Se aumentarmos a tensão de zero, no início não há corrente fluindo através do diodo, porque não há tensão suficiente para os portadores de carga cruzarem a barreira de potencial da camada de depleção. Quando a tensão aplicada através do diodo é maior do que a única corrente que pode fluir no diodo.

Se conectarmos o lado N de um diodo com um terminal negativo da bateria e o lado P com um terminal positivo, isso é conhecido como polarização reversa. Quando essa polarização é aplicada, os elétrons negativos no lado P atraem para o terminal negativo e os buracos no lado N são atraídos para o terminal positivo. Como resultado, a camada de depleção fica mais larga e, portanto, o diodo bloqueia a corrente. É por isso que o diodo é um dispositivo unidirecional.

Capacitor

Um capacitor é um dispositivo usado para armazenar energia na forma de carga. Eles são amplamente utilizados em muitas aplicações eletrônicas. Um capacitor é composto de duas placas metálicas e há um material dielétrico preenchido entre elas. Então, quando aplicamos um potencial elétrico nessas duas placas, um campo elétrico é criado entre essas placas. A carga positiva é coletada no lado negativo e a carga negativa é coletada no lado positivo.

Esse processo continua até que ambas as placas tenham cargas suficientes e, nessa condição, o capacitor esteja totalmente carregado. Ambas as placas têm a mesma carga com polaridades diferentes. Assim, um campo elétrico se desenvolve entre essas placas. É assim que um capacitor mantém a carga. Vejamos agora por que há um dielétrico preenchido entre as duas placas do capacitor.

O dielétrico tem moléculas que são polares, ou seja, elas podem se mover em direção a qualquer uma das placas com base na carga aplicada nas placas. Assim, as moléculas se alinham de forma que mais elétrons podem ser atraídos para a placa negativa e mais elétrons podem ser repelidos para fora da placa positiva. Agora, se removermos a bateria depois de carregar totalmente o capacitor, o capacitor pode manter essa carga por um longo tempo. E é assim que atua como elemento de armazenamento de energia. Se você aplicar uma carga nos dois terminais do capacitor, ele começará a descarregar e a corrente começará a fluir pela carga que você conectou.

Um capacitor pode ser usado em muitos lugares. Uma das aplicações neste projeto. Ele também pode ser usado como um capacitor de bypass. Capacitores de bypass são usados ​​com CIs para filtrar o ruído na fonte de alimentação, como lidar com as ondulações e flutuações causadas devido à comutação. Portanto, quando a fonte de alimentação é cortada nesse momento, o capacitor atua como uma fonte de alimentação temporária. Eles também podem ser usados ​​em retificadores. Embora o retificador seja composto de diodos, o papel do capacitor também é importante.

A saída do retificador é uma forma de onda contínua que, se passada do capacitor, é convertida em um sinal DC suave devido ao carregamento e descarregamento do capacitor. Mais uma aplicação do capacitor é na filtragem de sinais. Eles são usados ​​para projetar os filtros que são amplamente utilizados no processamento de sinais. Assim, eles são usados ​​em rádios para sintonizar a frequência de modo a selecionar o canal perfeito em que se deseja ouvir. O último mas não menos importante uso de um capacitor é armazenar energia. Sua vida útil é muito melhor do que as baterias normais e podem fornecer energia muito mais rapidamente, pois o tempo de carga e descarga é realmente menor.

Diagrama do Circuito Triplo de Tensão

O circuito é realmente muito simples. Você pode fazer este circuito em uma placa de ensaio ou soldá-lo em Perfboard. Você só precisa seguir o diagrama de circuito e está tudo pronto. Em primeiro lugar, conecte o terminal de 9V do transformador com o terminal positivo do capacitor. Agora, conecte o terminal negativo deste capacitor ao terminal positivo do diodo e então conecte o terminal negativo deste diodo ao terminal 0V do Transformador. Agora, conecte o terminal negativo de outro diodo com o terminal positivo deste diodo e o terminal positivo com o terminal negativo do terminal negativo de outro capacitor e, em seguida, conecte o terminal positivo deste capacitor com o terminal 0V do transformador.

Agora, você precisa conectar o terminal positivo do terceiro capacitor com o terminal negativo do diodo anterior e o terminal negativo com o terminal positivo do terceiro diodo e então conectar o terminal negativo deste diodo com o Terminal 0V do transformador.

Estamos usando um transformador 9-0-9 para reduzir a alimentação CA de 220V. Agora, no primeiro semiciclo positivo, o diodo D1 é polarizado diretamente e o capacitor C1 é carregado de D1 até o valor de pico da tensão (Vpico). E, no semiciclo negativo, o diodo D2 é polarizado diretamente e o diodo D1 é polarizado reversamente. D1 não deixa descarregar o capacitor C1. O capacitor C2 é carregado com a tensão combinada de C1 (Vpico) e tensão de pico negativa da rede elétrica CA, então ele é carregado para 2Vpico.

Durante o segundo meio ciclo positivo, os diodos D1 e D3 conduzem e D2 ficam com polarização reversa. Então, o capacitor C3 carrega com a mesma tensão que C2, que é 2Vpico. Agora, como podemos ver que os capacitores C1 e C3 estão em série, a tensão total nesses capacitores é Vpico + 2Vpico =3Vpico. É assim que obtemos o valor triplicado da tensão aplicada como saída. Analiticamente, o cálculo acima pode estar correto. Mas temos que considerar também o aspecto prático. Na verdade, parte da tensão também cai nos diodos, de modo que a tensão de saída não é exatamente três vezes a tensão de entrada. Será:

Vout =3 x Vpico – queda de tensão nos diodos

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Funcionamento do Circuito Triplo de Tensão

A tensão do lado de entrada será medida a partir do transformador e a tensão do lado de saída será medida do terceiro diodo. Em primeiro lugar, defina o botão do multímetro digital para a faixa de 20V e meça a tensão de entrada e, em seguida, meça a tensão do lado de saída alterando a faixa. Neste projeto usamos transformador de 9V para dar a entrada. Este valor é o valor RMS, então para determinar a tensão de pico a pico, precisamos multiplicá-lo por √2, então Vpico =9 x √2 =12,7 V

Então, analiticamente nossa saída deve ser 12,7 x 3 =38,1 V

Mas acaba sendo cerca de 37,3 V. Portanto, a queda de tensão nos diodos é 38,1-37,3 =0,8 V