Multiplicador de voltaje

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El multiplicador de voltaje (o generador de cascada [1] ) es un dispositivo para convertir voltaje alterno (pulsante) bajo en voltaje directo de alto voltaje. En etapas separadas, el voltaje alterno se rectifica y los voltajes rectificados se conectan en serie y se suman. La comunicación de cascadas con fuentes de energía se realiza a través de capacidades o por medio de inducción mutua. La fuente de alimentación de las cascadas puede ser en serie o en paralelo.

Dispositivo

Un multiplicador de voltaje convierte un voltaje alterno pulsante en un alto voltaje de CC. El multiplicador se construye a partir de una escalera de condensadores y diodos . A diferencia de un transformador, este método no requiere un núcleo pesado ni un aislamiento reforzado, ya que los voltajes en todas las etapas son iguales.

Utilizando únicamente condensadores y diodos, los generadores de este tipo pueden convertir un voltaje relativamente bajo en un voltaje muy alto, al tiempo que son mucho más livianos y económicos que los transformadores. Otra ventaja es la capacidad de eliminar el voltaje de cualquier etapa del circuito, como en un transformador de tomas múltiples.

En ausencia de carga, se crea un voltaje en la salida del multiplicador asimétrico seccional n : U out \ u003d 2 U in n
donde

n es el número de etapas
U en - amplitud de la tensión alterna entrante ,
U out - voltaje de CC de salida.

Cuando se conecta una carga, los capacitores se descargan y cargan periódicamente. Como resultado, el voltaje a la salida del circuito será algo menor que 2·n·U y no permanecerá constante.

En general, se observa la relación:

U Fuera =

2n\ U_{BX}-{\frac {I_{H}}{\omega C}}\cdot ({\frac {2}{3}}n^{3}+{\frac {1} {4}}n^{2}-{\frac{1}{6}}n)

dónde

\omega

es la frecuencia del voltaje de entrada,

{\ estilo de visualización I_ {H}}

- corriente a través de la carga,

C

es la capacitancia del capacitor.

A valores bajos, la tensión de salida aumenta casi en proporción al número de etapas. Con un aumento , este crecimiento se ralentiza y luego se detiene por completo. No tiene sentido hacer multiplicadores con un número de etapas mayor que aquel en el que se logra la máxima multiplicación. $norte$ $norte$

A pesar de sus deficiencias y limitaciones teóricas, el multiplicador de voltaje se ha convertido en un clásico en los circuitos electrónicos para obtener un alto voltaje de CC como el rectificador de onda completa ( puente de diodo ) para obtener CC de CA. En los diagramas de circuitos , ni siquiera se dibuja en detalle, sino que se representa como un icono especial. La industria produce una gama muy amplia de "multiplicadores de voltaje" modulares con parámetros preestablecidos, que la mayoría de los dispositivos CRT que aparecieron antes de la invención de TDKS son indispensables : monitor , TV , indicador de radar u osciloscopio .

Especificaciones

En la práctica, el multiplicador tiene una serie de desventajas. Si se agregan demasiadas secciones al multiplicador, el voltaje en las últimas secciones será más bajo de lo esperado, principalmente debido a la impedancia distinta de cero de los capacitores en las secciones inferiores. Es prácticamente imposible alimentar el multiplicador directamente con tensión de frecuencia industrial , ya que en este caso se requieren grandes condensadores, lo que empeora mucho el peso y tamaño del aparato. La ondulación de la corriente rectificada también se amplifica, lo que en algunos casos es inaceptable. Por lo general, el voltaje de entrada se suministra desde la salida de un transformador de alto voltaje de alta frecuencia y aumenta al valor deseado en el multiplicador.

Hay multiplicadores para voltajes desde unos pocos cientos de voltios hasta varios millones de voltios.

Uso

Los multiplicadores se utilizan en muchos campos de la tecnología, en particular para el bombeo eléctrico de un láser , en sistemas de rayos X de alto voltaje , en la retroiluminación de pantallas de cristal líquido, lámparas de ondas viajeras , bombas de iones , sistemas electrostáticos, ionizadores de aire , partículas aceleradores , fotocopiadoras, osciloscopios , televisores y en muchos otros dispositivos donde se necesita un alto voltaje constante con una pequeña intensidad de corriente.

Historial de creación

El diagrama esquemático de este tipo de multiplicador fue desarrollado en 1919 por el físico suizo Heinrich Greinacher [1] .

En 1932, se creó un multiplicador de voltaje en Gran Bretaña para ser utilizado como fuente de voltaje de alto voltaje en un acelerador de partículas diseñado para realizar un experimento sobre la fisión artificial de núcleos atómicos. En 1932, el mismo experimento, por primera vez en la URSS , se llevó a cabo en el Instituto de Física y Tecnología de Jarkov ) [1] .

Véase también

Notas

↑ 1 2 3 Generador de cascada . Consultado el 19 de junio de 2016. Archivado desde el original el 11 de marzo de 2016. (indefinido)