MULTIPLICADORES DE TENSION DUALESUNIVERSIDADDISTRITALFRANCISCO JOSEDECALDAS INGENIERIAELECTRICA AISLAMIENTOELECTRICO AISLAMIENTO ELECTRICODavidFlorez David Florez Jonathan Vargas Christian CamiloVargas

MultiplicadoresdeVoltaje Multiplicadores de Voltaje TomarunasealACyobtenerunaltovoltajeenDC. Aplicacionesfisicas,monitoreslcd,etc. Multiplicadoresideales,pocacorrienteyproblemasderizado.

BridgeDoubler Bridge Doubler S lid i l 2A i d A l Salidaiguala2AsiendoAlaamplituddelasealACde lit d d l l AC d entrada. Generalmente10%derizado. Generalmente 10% de rizado

Norecomendadoparaaltosvoltajesyaquees p j y q necesariotenerunafuenteDCdeX 2AdondeXes nuestrovoltajedeseado.

Greinacher Doubler Seobtieneunvalormascercanoaldeseado 2A. Facilmente modificableparamultiplicarmas vecesoimplementarmasetapas. veces o implementar mas etapas

Greinacher Quadrupler Funcionadeigualformaalcircuitodoblador,peroen dospartesdeformasimultaneadonde,cada capacitorentregaunacargacercanaa2A. Sereducenotablementeelnivelderizo. Problemasnotablesacausadebajasfrecuencias.

ConclusionesGenerales Conclusiones Generales Bajaeficienciaacausadelasbajas frecuencias. Capacidaddeentregadecorrientemuybaja. Sinembargoselleganaaportessignificativos g g p g comoelconceptodeexpansion poretapas.

GeneradoresCockcroftWalton Generadores Cockcroft Walton Diseomassimple. PermiteunvoltajedesalidaDCconcrecimientoideal. Garantizalasalida2Asinperdidasencadaetapa.

ExperimentoRealizado Experimento Realizado S l SelogrollegaraunvoltajeDCde264Vapartirde ll lt j DC d 264V ti d unasealACdeentradademenosde15V.

Para esto se utilizo el modelo CW no un numero ParaestoseutilizoelmodeloCWnounnumero deetapasiguala10.

ComportamientoSinCarga Comportamiento Sin Carga

DependenciadelaFormadeOnda Dependencia de la Forma de Onda D Dependiendodeltipodesealdeentrada,severaafectadoel di d d l ti d ld t d f t d l voltajedesalidaDCobtenido:

Sealcuadrada=Voltajemasalto j Sealseno=Voltajemedio SealTriangular=Voltajemasbajo *Debidoalavelocidaddecargaenloscapacitores.

ComportamientobajoCarga Comportamiento bajo Carga

VoltajedeRizado Voltaje de Rizado

DependenciadeFrecuencia Dependencia de Frecuencia La cargabilidad del generador lo generador, hace fuertemente dependiente de la frecuencia. La salida de voltaje para las etapas inferiores es muy cercana p al valor mximo en un amplio rango de frecuencias bajas. Las etapas posteriores presentan p p p dificultad para entregar la carga y dan lugar a una tensin de salida menor para frecuencias bajas.

ComportamientoRespectoala Frecuencia.

ComportamientoRespectoala Frecuencia. L eficiencia d l generador di i La fi i i del d disminuye considerablemente id bl con un numero de etapas elevado. Lo que implica que se debera operar a frecuencias muy altas para mejorar en algo dicho rendimiento rendimiento.

GENERADORDUALDEALTATENSINCON MULTIPLICADORDETENSIN Circuito que corresponde a la celda bsica de un multiplicador de tensin Si no hay carga, el voltaje en continua Vout, es dos veces el voltaje de pico de la corriente alterna de entrada Vin. La salida es de tensin positiva. Esta celda bsica, tericamente, se puede repetir cuantas veces sea necesario aunque en la prctica a partir de cinco, veces su rendimiento no d resulta aceptable.

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN En este circuito se han conectado cinco etapas multiplicadoras en serie con lo cual, el voltaje de salida (positivo) es aproximadamente 10 veces el voltaje de pico de la entrada.

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN El circuito se puede observar como un subconjunto en el que simplemente cambiando las entradas y las salidas, se puedan obtener voltajes negativos o positivos.

Vout DCPositivo: 2:MasaComn. 1:Vin AC. 3:Vout DC(+). 3 Vo t DC (+)

Vout DCNegativo: 4:MasaComn. 3:Vin AC. 2:Vout DC(). 2 Vo t DC ( )

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN El circuito d l se obtiene con una configuracin positiva y i i dual bi fi i ii una configuracin negativa unidas en una misma masa comn de referencia. Pueden ser alimentados por dos p fuentes alternas independientes o por un transformador con tap central.

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN La fotografa muestra la etapa rectificadora y multiplicadora. Est compuesta por 12 etapas que dan un total de multiplicacin por 24. Tericamente alimentando con 15.000 voltios a 20 kHz debera proporcionar 360.000 voltios. En la practica no llega a alcanzar esta tensin salvo en circuito abierto.

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN Montado en Tubo de polister de 5cm de Dimetro y 60cm de Longitud. Longitud El cilindro esta lleno de aceite de parafina para aislar los componentes, este aceite es p , suficiente aislante, se pueden ver las posibles coronas al interior y resulta muy fcil su reparacin

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN Tanto en el cierre inferior como en el superior hay dos conectores de dos contactos. En el interior del tubo hay una placa de metacrilato de 10 x 30 x 550 mm con un conector en cada extremo que se acoplan con los de los cierres. Sobre esta placa se montan los componentes segn el esquema expuesto anteriormente, de manera que simplemente sacando l i l t d la placa e l invirtiendo su sentido se puede pasar de g generacin de voltaje positivo a negativo. j p g

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN El terminal positivo esta conectado a una esfera de aluminio de las empleadas en los generadores Van der Graaff El objetivo de esta esfera es homogenizar el campo elctrico que se forma en el corona. corona Si se acerca un electrodo conectado a tierra, saltaran chispas de mas de 25 cm de longitud con un buen ruido. En caso de no conectar la esfera, del terminal de salida saldr una especia de chorro de casi 5 cm de longitud con iones de color azulado y ruido parecido al del aire a presin.

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN Los diodos y los condensadores de toda la red de multiplicadores tienen el mismo valor. La tensin inversa mxima m ima debe ser al menos dos veces eces la tensin de pico de la entrada aunque se aconseja dejar un margen suficientemente amplio.

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSIN Como caso practico, un circuito multiplicador que opere a 20 kHz, alimentado con corriente alterna de entre 10 y 15.000 voltios y una corriente de 2 mA o menos puede operar con un rizado bastante aceptable empleando condensadores de 1 nF. Si operamos a la mitad de frecuencia o pensamos en el doble de intensidad, o si necesitamos la mitad de rizado el valor de estos condensadores deber ser el doble.

GENERADORDUALDEALTATENSIN CONMULTIPLICADORDETENSINVENTAJAS Es econmico, es fcil de fabricar. Permite invertir la polaridad con solo girar la placa de componentes. E f il Es fcilmente reparable ya que en bl el caso de que se estropee un componente se desarma la placa y se sustituye.

SIMULACIONESCircuitodeprueba

Multiplicadornormal:comopodemosverenestagraficatieneunrizosignificativo,como podemosvercuandollegaaserX6veceslatensininicialnollegaalvalorde60Vsinoesta alcanzasolamentelos55V

Multiplicadordual:comopodemosverenestagraficatieneunrizomuchomenoraldeel multiplicadornormal,comopodemosvercuandollegaaserX12veceslatensininicialnollega alvalorde120Vsinoestaalcanzasolamentelos115V

Detalle Rizado