Multiplicador de tensió: diferència entre les revisions
Contingut suprimit Contingut afegit
m Gestió de l'entitat #xD7; |
m Puntuació |
||
Línia 1:
[[Fitxer:Voltage_Multiplier_diagram.PNG|miniatura|280x280px| Multiplicador de tensió en cascada de Villard.]]
Un '''multiplicador de tensió''' és un [[circuit elèctric]] que converteix un corrent elèctric altern d’un [[Diferència de potencial|voltatge]] inferior a un voltatge continu més alt, normalment mitjançant una xarxa de [[Condensador|condensadors]] i [[Díode|díodes]]
Els multiplicadors de tensió es poden utilitzar per generar uns quants volts per a aparells electrònics, fins a milions de volts, amb fins propis, com ara experiments de física d’alta energia i proves de seguretat contra raigs. El tipus de multiplicador de tensió més comú és el multiplicador de sèries de mitja ona, també anomenat cascada de Villard (però realment fou inventat per [[Heinrich Greinacher]] ).
Línia 23:
Els triplers s’utilitzaven habitualment en receptors de televisió en color per proporcionar l’alta tensió del [[tub de raigs catòdics]] (CRT, tube picture).
Els triplers encara s’utilitzen en [[Alta tensió|subministraments d’alta tensió]], com ara [[Fotocopiadora|fotocopiadores]], impressores làser, [[Mata-insectes elèctric]] i [[Arma d'electroxoc|armes d’electroxoc]]
== Tensió de tall ==
Línia 45:
=== Bomba de càrrega Dickson ===
[[Fitxer:Dickson_voltage_multiplier.svg|miniatura|350x350px| Bomba de càrrega Dickson estàndard (4 etapes : 5 × multiplicador)]]
La '''bomba de càrrega Dickson''', o '''multiplicador de Dickson''', és una modificació del multiplicador Greinacher / Cockcroft – Walton . A diferència d'aquest circuit, però, el multiplicador de Dickson pren una font d'alimentació de CC com a entrada, de manera que és una forma de [[Convertidor DC a DC|convertidor de CC a CC]]
Per descriure el funcionament ideal del circuit, numerar els díodes D1, D2, etc. d’esquerra a dreta i els condensadors C1, C2, etc. Quan el rellotge <math>\phi_1</math> és baix, D1 carregarà C1 a ''V'' <sub>in</sub> . Quan <math>\phi_1</math> es fa alta la placa superior de C1 és empès cap amunt a 2 ''V'' <sub>a.</sub> A continuació, s’apaga D1 i s’encén D2 i C2 comença a carregar-se a 2 ''V'' <sub>in</sub> . Al següent cicle de rellotge <math>\phi_1</math> torna a baixar i ara <math>\phi_2</math> va alta empeny la placa superior de C2 a 3 ''V'' <sub>a.</sub> D2 s'apaga i D3 s'encén, carregant C3 a 3 ''V'' <sub>d'entrada</sub> i així successivament amb la càrrega passant per la cadena, d'aquí el nom de bomba de càrrega . La cèl·lula final del díode-condensador a la cascada està connectada a terra en lloc d'una fase de rellotge i, per tant, no és un multiplicador; és un [[Detector d'envolupant|detector de pics]] que només proporciona un [[Rectificador|suavitzat]]
Hi ha una sèrie de factors que redueixen la sortida del cas ideal de ''nV'' <sub>a</sub> . Un d’ells és el voltatge llindar, ''V'' <sub>T</sub> del dispositiu de commutació, és a dir, el voltatge necessari per engegar-lo. La sortida es reduirà com a mínim ''nV'' <sub>T a</sub> causa de les caigudes de volt a través dels commutadors. [[Díode Schottky|Els díodes Schottky]] s’utilitzen habitualment en els multiplicadors de Dickson per la seva baixa caiguda de tensió directa, entre altres motius. Una altra dificultat és que hi ha capacitats paràsites a terra a cada node. Aquestes capacitats paràsites actuen com a divisors de tensió i els condensadors d'emmagatzematge del circuit redueixen encara més la tensió de sortida.<ref>Yuan, pp. 13–14<br />Liu|2006, pp. 227–228</ref> Fins a un punt, una freqüència de rellotge més gran és beneficiosa: l’ondulació es redueix i l’alta freqüència facilita el filtratge de l’ondulació restant. També es redueix la mida dels condensadors necessaris, ja que cal emmagatzemar menys càrrega per cicle. No obstant això, les pèrdues per capacitat de perdre augmenten amb l’augment de la freqüència del rellotge i el límit pràctic és d’uns pocs centenars de kilohertz.
[[Fitxer:Dickson_MOSFET_voltage_multiplier.svg|miniatura|350x350px| Bomba de càrrega Dickson mitjançant MOSFET amb cable de díode (4 etapes : 5 × multiplicador)]]
Els multiplicadors de Dickson es troben freqüentment en [[Circuit integrat|circuits integrats]] (CI) on s’utilitzen per augmentar el subministrament de bateria de baixa tensió a la tensió que necessita l’IC. És avantatjós per al dissenyador i el fabricant d’IC poder utilitzar la mateixa tecnologia i el mateix dispositiu bàsic a tot l’IC. Per aquest motiu, a les populars [[CMOS|CI de tecnologia CMOS]], el transistor que forma el bloc bàsic dels circuits és el [[MOSFET]]
[[Fitxer:Dickson_multiplier_with_2nd_transistor.svg|miniatura|350x350px| Bomba de càrrega Dickson amb MOSFET lineal en paral·lel amb MOSFET amb cable de díode (4 etapes : 5 × multiplicador)]]
La versió MOSFET amb cable de díode del multiplicador Dickson no funciona molt bé a voltatges molt baixos a causa de les grans caigudes de voltatge de la font de drenatge dels MOSFET. Sovint, s’utilitza un circuit més complex per superar aquest problema. Una solució és connectar en paral·lel amb el MOSFET de commutació un altre MOSFET esbiaixat a la seva regió lineal. Aquest segon MOSFET té un voltatge de font de drenatge inferior al que tindria el MOSFET de commutació per si sol (perquè el MOSFET de commutació s’activa amb força) i, en conseqüència, augmenta la tensió de sortida. La porta del MOSFET esbiaixat linealment està connectat a la sortida de la següent etapa de manera que estigui apagada mentre la següent etapa es carrega des del condensador de la fase anterior. És a dir, el transistor de polarització lineal s’apaga al mateix temps que el transistor de commutació
| |||