Diodos duplicadores
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Alexis QuinchoaGregorio González
Duplicadores de Tensión
Los duplicadores de voltaje producen el doble de tensión en DC (corriente
directa) de la que podría producir un rectificador común.
Se pueden implementar de dos diferentes maneras: duplicadores de media onda
y duplicadores de onda completa y en ambos casos la frecuencia de la tensión
de rizado es la misma que la de la tensión de entrada.
En el caso de la rectificación de onda completa en los rectificadores
tradicionales, la frecuencia de la tensión de rizado es el doble de la frecuencia de
la tensión de entrada.
En el circuito doblador de tensión, la tensión que se aplica sobre los diodos, es
el doble, por lo que estos deberán soportar el doble de tensión. La característica
de tensión de los capacitores de penderán del circuito en particular.
Duplicadores / dobladores de voltaje de media onda.
La ventaja del duplicador de voltaje de media onda es que
tiene una línea, que es común a la entrada y salida (ver el
diagrama). Esta línea se puede tomar como común o tierra y
se puede conectar al chasis o base metálica del equipo que se
desea alimentar.
El terminal de tierra o común debe estar bien identificado
para no hacer una conexión invertida que puede tener
consecuencias desagradables. Si se hiciera así, el chasis o base
metálica del equipo estaría conectado al "vivo".
Funcionamiento del doblador de voltaje de media onda
- En el siguiente semiciclo de la tensión de entrada (semiciclo positivo), el diodo D1 está
polarizado en inverso y no conduce. El diodo D2 está polarizado en directo y la corriente
fluye pasando por el capacitor C1, el diodo D2 y el capacitor C2.
- En el primer semiciclo negativo de la onda de entrada, el diodo D1
conduce permitiendo el paso de la corriente por el capacitor
C1, cargándose a una tensión igual al máximo valor de tensión de la
tensión de entrada.
Si la tensión de entrada es V, el valor pico de esta entrada es Vmax., entonces este
capacitor se carga a esta tensión. En este ciclo el diodo D2 no conduce.
En el inicio del semiciclo negativo, el capacitor C2
está descargado, pero C1 está cargado a Vmax
(valor pico de la tensión de entrada).
El capacitor C2 se cargará entonces al doble de la
tensión pico de la entrada, pues se suman ésta (la
tensión pico de entrada y la tensión acumulada que
está en el capacitor C1.
En el diagrama se ha supuesto que la tensión
de entrada es de 120 voltios en CA (corriente alterna).
Para un diseño con alimentación de 220 / 240 voltios
hay cambiar los capacitores por otros con
características de tensión mayores.
También se muestran valores de capacitores y
diodos. Tomar en cuenta las notas adicionales en la
segunda parte de este tutorial.
Duplicadores / dobladores de voltaje onda completa
Diagrama de un duplicador de tensión de onda completa:
El circuito funciona de la siguiente manera
-En el semiciclo positivo de las ondas de entrada, se polariza en
directo el diodo D1 cargado el capacitor C1 a una tensión a Vmax.
(Tensión de pico de la onda de entrada) y la polaridad de la carga
queda indicada con la polaridad que se ve en capacitor C1. En este
semiciclo D2 está polarizado en inverso y no conduce.
- En el semiciclo negativo, se polariza en directo el diodo 2 cargando
el capacitor C2 a una tensión a Vmax (tensión de pico de la onda de
entrada) y la polaridad de la carga queda indicada con la polaridad
que se ve en capacitor C2.
Al quedar los dos capacitores en serie, las tensiones almacenadas en se suman, lográndose el duplicador de tensión.
Este doblador de tensión se puede utilizar como fuente bipolar (tiene tensión positiva y tensión negativa), si se
conecta tierra o el común en la unión entre los dos capacitores.
Notas adicionales
El rizado: Para poder reducir el rizado de estas fuentes se puede incluir en su
salida un filtro RC (ver el diagrama). La tensión de rizado dependerá de la
carga que se tenga.
Si se demanda poca corriente (poca carga) el rizado es pequeño, si se aumenta
la carga, el rizado aumenta. En caso de que se tenga una carga grande se
pueden incluir capacitores de mayor valor.
Resistor limitador de corriente: En el momento en que estas fuentes son encendidas
(ON), la demanda de corriente es muy grande, por lo que se conecta en serie con la
entrada del circuito una resistencia de potencia (3W) de 10 ohmios (ver primer y
segundo diagramas).
Esta demanda de corriente se debe a que cuando el circuito se enciende
los capacitores están descargados y se comportan inicialmente como un corto circuito.
La resistencia asegura que la máxima corriente, en el encendido, no sea mayor a 17
amperios.
I = Vmax / 10 = 169.2 V / 10 = 16.92 Amperios
Donde: Vmax = Vpico = 120 x 1.41 = 169.2 voltios y R = 10 ohmios
El principio de un doblador de tensión se puede aplicar para un
número cualquiera de multiplicaciones de tensión y permite obtener fuentes de alta
tensión de poco amperaje sin dificultad.
En el diagrama se ha supuesto que la
tensión de entrada es de 120 voltios en CA
(corriente alterna). También se muestran
valores decapacitores y diodos.
Para un diseño con alimentación de 220 /
240 voltios hay cambiar los capacitores por
otros con características de tensión mayores.
Triplicadores de voltaje.
El principio es idéntico: Semiciclo
negativo se carga C1, semiciclo positivo se
carga C2 a 622 V, semiciclo negativo se
carga C3 a 622 V, 2 veces el pico.
Al de media onda se le añade algo.
Con esto se puede hacer un
doblador y un triplicador
dependiendo de donde se
colocan las bornas. Y tenemos
933 V a la salida.
Ahora elegimos las bornas para sacar:
El truco consiste en que la corriente de tiempo de descarga sea
Y si a este circuito se le añade una etapa
más (diodo y condensador) se convierte en
un cuadriplicador.
A continuación se representa el circuito que corresponde a la celda básica de un
multiplicador de tensión
