Eletrica

Páginas: 7 (1610 palavras) Publicado: 17 de setembro de 2014
4.3

Multiplicador de Tensão
Esse circuito possibilita a obtenção de uma tensão contínua de saída

que é múltiplo inteiro do valor de pico de uma tensão de entrada, que neste
caso é alternada (quadrada ou senoidal). As chaves ligam e desligam em
sincronia com a freqüência da fonte. Possui diversas aplicações em situações
onde é necessário uma tensão superior à alimentação principal, oupara gerar
uma tensão de polaridade contrária à da alimentação.
C 1

CH2

+

Vo
V i

C 2
CH1
-

Figura4. 7: Circuito do multiplicador de tensão a capacitor chaveado

4.3.1

Análise do funcionamento
Para que o circuito funcione corretamente, o período de chaveamento

das chaves deve ser o mesmo da fonte alternada de entrada Vi. As chaves
operam de modo complementar. Apolaridade da tensão de saída depende
unicamente da fase relativa das chaves em relação à tensão de entrada Vi.
Para uma saída positiva, CH1 deve estar ligada no semiciclo negativo de Vi e
CH2 no semiciclo positivo. Para uma saída negativa, CH1 deve estar ligada no
semiciclo positivo de Vi e CH2 no semiciclo negativo.
Seja Vp a tensão de pico do sinal Vi. Como condição inicial da análise
consideramosambos capacitores descarregados e a tensão Vi iniciando no
semiciclo negativo. Analisando a condição para a tensão de saída positiva:

1) primeiro semiciclo T1.
Vi está no semiciclo negativo
CH1=”ON”; CH2=”OFF”
o capacitor C1 se carrega com +Vp

2) segundo semiciclo T2:
Vi está no semiciclo positivo
CH1=”OFF”; CH2=”ON”
o capacitor C1 e a fonte Vi transferem cargas para C2
as cargastransferidas são dobradas, pois a tensão resultante no nó + de
C1 é 2Vp (Vp acumulada em C1 somada a Vp da fonte Vi)
3) terceiro semiciclo T3.
Vi está no semiciclo negativo
CH1=”ON”; CH2=”OFF”
o capacitor C1 se carrega com +Vp
o capacitor C2 mantém as cargas acumuladas no ciclo anterior
4) quarto semiciclo T4:
Vi está no semiciclo positivo
CH1=”OFF”; CH2=”ON”
o capacitor C1 e a fonte Vitransferem cargas para C2
a tensão em C2 aumenta

T1

T2

T3

T4

Figura4. 8: Formas de onda das tensões Vi (vermelho), no capacitor C1 (verde) e no
capacitor C2 (azul), para C1=C2

O processo se repete resultando num crescimento exponencial da
tensão em C2 até atingir 2Vp (caso não haja corrente na saída). A figura 4.8
mostra as tensões de entrada, em C1 e em C2. Observa-seclaramente a
tendência exponencial da carga de C2 ao longo do tempo. O circuito
equivalente linear dessa configuração é semelhante ao circuito visto no item
anterior, representado por uma fonte de tensão, uma resistência equivalente e
o capacitor C2 (figura 4.9).

R eq

Vdc

C 2

Figura4. 9: Circuito equivalente para o dobrador de tensão chaveado

A resistência equivalente do circuito é amesma do item anterior, ou
seja:
TC

Req
C2.ln

C1 C2
C2

A fonte de tensão contínua Vdc é função da tensão de pico de Vi:

Vdc 2 V p V pp

É mais conveniente utilizar a tensão de pico-a-pico (Vpp) no lugar da
tensão de pico, pois caso a tensão alternada de entrada seja assimétrica, o
pico positivo é diferente do negativo, levando a erros no cálculo da tensão Vdc.
No entanto ovalor da tensão pico-a-pico é independente da assimetria. Neste
caso o transitório inicial da tensão de saída (em C2) será diferente, mas em
regime permanente o funcionamento do circuito será o mesmo.

4.3.2

Circuito de carga na saída
A saída do dobrador é geralmente utilizada para alimentar um outro

circuito, de modo que haverá uma corrente não nula que provocará uma queda
de tensão naresistência equivalente. A tensão final de saída com uma carga
RL pode ser obtida utilizando-se o circuito equivalente tratado como divisor de
tensão, como mostrado na figura 4.10.
R eq

+
C 2

R L

Vo
-

Figura4. 10: Circuito equivalente com uma resistência de carga na saída RL
Em regime permanente o capacitor C2

não interfere no cálculo da

tensão DC de saída, que é dada...
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