Neste post será mostrado como é possível produzir tensões elevadas apenas com diodos e capacitores. Estes circuitos são os multiplicadores de tensão.
Dobrando a tensão
Multiplicadores de tensão convertem a tensão alternada em contínua, cujo valor é o dobro do valor de pico de entrada. Este circuito é o dobrador de tensão de meia onda.
A curva amarela (Ch2) é o sinal de entrada produzido pelo gerador de funções e o sinal azul (Ch1) é a saída. A ponta de prova do osciloscópio diminui um pouco a tensão de saída.
Invertendo a polaridade dos diodos, é obtida uma tensão CC negativa.
Como este circuito funciona? Quando a entrada é negativa, o capacitor C4 é carregado até a tensão U-0,7V.
V_{C4}=U-0,7
Quando a entrada CA é positiva, o capacitor C4 é descarregado e o capacitor C3 é carregado.
Somando as tensões da malha, temos:
U=-V_{C4}+0,7+V_{C3}
U=-U+0,7+0,7+V_{C3}
V_{C3}=2U-1,4
Quando a entrada muda de direção novamente, C4 é carregado e C3 mantém no estado atual. A não ser que tenha uma carga em paralelo com C3, neste caso, este será descarregado. A medida na saída do circuito é mostrada abaixo.
Por quê o sinal de saída não é uma linha reta? Se medir no osciloscópio o nó entre C4 e os diodos, verá o sinal de entrada em amarelo deslocado para cima. O sinal CA está em 60 Hz.
Este sinal foi “grampeado” por C4 e D_1N4007_3. O D_1N4007_4 retifica o sinal e C3 não se descarrega muito, produzindo o sinal Ch1. Aumentando a frequência, o sinal de saída fica como uma linha reta, abaixo mostra as entradas e saídas com frequência de 5730 Hz.
Outros dobradores de tensão
Os circuitos exibidos acima são dobradores em cascata. Este é o circuito dobrador de onda completa.
Este circuito é o dobrador em ponte, faz uma retificação completa com a ponte de diodos. Ambos os circuitos têm a mesma função e produzem o mesmo resultado.
Aumentando a tensão
Adicionando mais capacitores e diodos, pode-se criar multiplicadores de tensão por outros números. Porém, quanto maior a tensão, menor a corrente fornecida. Este é o triplicador de tensão com seu valor DC na saída.
Este é o quadruplicador de tensão.
Este circuito pode gerar mais de 1000 V a partir da tensão da tomada.
Atenção: Este circuito é perigoso, pois gera uma tensão muito alta. Embora a corrente seja pequena e não-letal, você não vai querer levar um choque de mais de 1000 V. Se você não tem experiência com eletrônica e tensões elevadas, é melhor não montar este circuito.
Este é o esquemático. Os capacitores devem ser no mínimo o dobro da tensão de pico do sinal de entrada. Na minha casa, a tensão é da rede de 110 V, portanto, a tensão dos capacitores é de 250 V. Tem 13 capacitores e diodos 1N4007.
O vídeo mostra esta fonte funcionando.
