¿Cómo hacer un circuito triplicador de voltaje?

Diagrama y funcionamiento del circuito del triple de voltaje

¿Qué es el Triplicador de Voltaje?

El circuito triplicador de voltaje es un circuito que triplica el voltaje de entrada, es decir, el voltaje de salida será tres veces el voltaje máximo de entrada. Podemos construir el Circuito Triplicador de Voltaje muy fácilmente usando algunos diodos y capacitores. El circuito triplicador de voltaje es en realidad un tipo de circuito multiplicador que proporciona un voltaje de salida dos, tres o cuatro veces mayor que el voltaje máximo de entrada.

Los circuitos multiplicadores de voltaje se utilizan cuando requerimos alto voltaje y baja corriente. Los multiplicadores de voltaje también se utilizan para reducir el tamaño del transformador o, a veces, eliminarlo. Pueden ser muy útiles para convertir un voltaje de CA bajo en un voltaje de CC alto y se necesita una corriente baja.

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Componentes necesarios

• 3 números de diodos 1N4007
• 3 n.º de condensadores de 22 μF
• Transformador reductor 9-0-9
• Multímetro digital

Diodo (1N4007)

Un diodo es un dispositivo unidireccional, es decir, permite el flujo de corriente solo en una dirección. Se utiliza en muchas aplicaciones electrónicas como rectificador, procesamiento de señales, recorte/sujeción de señales, detección de señales, mezcla de señales y muchos sistemas electrónicos. Tiene dos terminales Ánodo y Cátodo. Entonces, la corriente debería fluir desde el ánodo hasta el cátodo.

En realidad, un diodo funciona según el principio de los semiconductores. Entonces, hay dos tipos de semiconductores basados ​​en electrones libres:tipo N y tipo P.

Un semiconductor de tipo N tiene muchos electrones libres y muy pocos huecos positivos. Por lo tanto, los electrones se denominan portadores de carga mayoritarios y los huecos se denominan portadores de carga minoritarios. El semiconductor tipo P tiene más concentración de huecos positivos y muy poca concentración de electrones. Entonces, los portadores mayoritarios son huecos y los portadores minoritarios son electrones.

Cuando las regiones de tipo P y tipo N entran en contacto, los portadores mayoritarios se difunden de un lado a otro. Como hay menos agujeros en la región de tipo N y menos electrones en la región de tipo P, debido a la diferencia de concentración, los electrones se mueven hacia la región de tipo P y los agujeros se mueven hacia la región de tipo N. Cuando los electrones de la región de tipo N se difunden con huecos en la región de tipo P y los huecos de la región de tipo P se difunden con electrones en la región de tipo N, entonces una capa de iones positivos en el lado N y una capa de Aparecen iones negativos en el lado P.

Estas dos capas aparecen a lo largo de la línea de unión de dos regiones/semiconductores. Esta región de dos capas de iones se conoce como región de empobrecimiento o capa de agotamiento porque en esta región no hay carga porque todos se recombinan.

Una vez que se forma la capa de agotamiento, no se produce ninguna difusión de los portadores de carga de ambas regiones debido al campo eléctrico generado por esta región de agotamiento.

Si conectamos el lado P de un diodo con un terminal positivo de la batería y el lado N con un terminal negativo, esto se conoce como polarización directa. Si aumentamos el voltaje desde cero, al principio no fluye corriente a través del diodo, porque no hay suficiente voltaje para que los portadores de carga crucen la barrera potencial de la capa de agotamiento. Cuando el voltaje aplicado a través del diodo es mayor que la única corriente que puede fluir en el diodo.

Si conectamos el lado N de un diodo con un terminal negativo de la batería y el lado P con un terminal positivo, esto se conoce como polarización inversa. Cuando se aplica esta polarización, los electrones negativos en el lado P se atraen hacia el terminal negativo y los agujeros en el lado N se atraen hacia el terminal positivo. Como resultado, la capa de agotamiento se ensancha y, por lo tanto, el diodo bloquea la corriente. Por eso el diodo es un dispositivo unidireccional.

Condensador

Un condensador es un dispositivo que se utiliza para almacenar energía en forma de carga. Son ampliamente utilizados en muchas aplicaciones electrónicas. Un condensador está formado por dos placas metálicas y entre ellas hay un material dieléctrico. Entonces, cuando aplicamos un potencial eléctrico a través de estas dos placas, se crea un campo eléctrico entre estas placas. La carga positiva se acumula en el lado negativo y la carga negativa se acumula en el lado positivo.

Este proceso continúa hasta que ambas placas tienen cargas suficientes y en esa condición, el capacitor está completamente cargado. Ambas placas tienen la misma carga con diferente polaridad. Entonces se desarrolla un campo eléctrico entre estas placas. Así es como un condensador mantiene la carga. Veamos ahora por qué hay un dieléctrico lleno entre las dos placas del capacitor.

El dieléctrico tiene moléculas que son polares, es decir, pueden moverse hacia cualquiera de las placas en función de la carga aplicada en las placas. Por lo tanto, las moléculas se alinean de tal manera que se pueden atraer más electrones hacia la placa negativa y se pueden repeler más electrones fuera de la placa positiva. Ahora bien, si quitamos la batería después de cargar completamente el condensador, el condensador puede mantener esta carga durante mucho tiempo. Y es así como actúa como elemento de almacenamiento de energía. Si aplica una carga a través de los dos terminales del capacitor, entonces comienza a descargarse y la corriente comienza a fluir a través de la carga que ha conectado.

Un capacitor se puede usar en muchos lugares. Una de las aplicaciones de este proyecto. También se puede utilizar como condensador de derivación. Los condensadores de derivación se utilizan con circuitos integrados para filtrar el ruido en la fuente de alimentación, como manejar las ondas y fluctuaciones causadas por la conmutación. Entonces, cuando la fuente de alimentación se corta en ese condensador de tiempo, actúa como una fuente de alimentación temporal. También se pueden utilizar en rectificadores. Aunque el rectificador está formado por diodos, el papel del condensador también es importante.

La salida del rectificador es una forma de onda continua que, si pasa desde el capacitor, se convierte en una señal de CC suave debido a la carga y descarga del capacitor. Una aplicación más del capacitor es en el filtrado de señales. Se utilizan para diseñar los filtros que se utilizan ampliamente en el procesamiento de señales. Por eso se utilizan en las radios para sintonizar la frecuencia de manera de seleccionar el canal perfecto en el que se desea escuchar. El último pero no menos importante uso de un condensador es almacenar energía. Su vida útil es mucho mejor que las baterías normales y pueden entregar la energía mucho más rápido ya que su tiempo de carga y descarga es realmente menor.

Diagrama del circuito del triple de voltaje

El circuito es realmente muy simple. Puede hacer este circuito en una placa de prueba o soldarlo en Perfboard. Solo necesita seguir el diagrama del circuito y ya está todo listo. En primer lugar, conecte el terminal de 9V del transformador con el terminal positivo del condensador. Ahora, conecte la terminal negativa de este capacitor a la terminal positiva del diodo y luego conecte la terminal negativa de este diodo a la terminal 0V del Transformador. Ahora, conecte la terminal negativa de otro diodo con la terminal positiva de este diodo y la terminal positiva con la terminal negativa de la terminal negativa de otro capacitor y luego conecte la terminal positiva de este capacitor con la terminal 0V del transformador.

Ahora, debe conectar el terminal positivo del tercer capacitor con el terminal negativo del diodo anterior y el terminal negativo con el terminal positivo del tercer diodo y luego conectar el terminal negativo de este diodo con el terminal 0V del transformador.

Estamos utilizando un transformador 9-0-9 para reducir la red eléctrica de CA de 220 V. Ahora, en el primer semiciclo positivo, el diodo D1 se polariza directamente y el capacitor C1 se carga desde D1 hasta el valor máximo de voltaje (Vpeak). Y, en el semiciclo negativo, el diodo D2 tiene polarización directa y el diodo D1 tiene polarización inversa. D1 no deja descargar el condensador C1. El capacitor C2 se carga con el voltaje combinado de C1 (Vpico) y el voltaje pico negativo de la red de CA, por lo que se carga a 2Vpico.

Durante el segundo medio ciclo positivo, los diodos D1 y D3 conducen y D2 se polariza inversamente. Entonces, el capacitor C3 se carga al mismo voltaje que C2, que es 2V pico. Ahora, como podemos ver que los capacitores C1 y C3 están en serie, el voltaje total a través de estos capacitores es Vpeak + 2Vpeak =3Vpeak. Así es como obtenemos el valor triplicado del voltaje aplicado como salida. Analíticamente, el cálculo anterior puede ser correcto. Pero tenemos que considerar el aspecto práctico también. En realidad, parte del voltaje también cae en los diodos, por lo que el voltaje de salida no es exactamente el triple del voltaje de entrada. Será:

Vout =3 x Vpeak:caída de voltaje en los diodos

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Funcionamiento del circuito del triplicador de voltaje

El voltaje del lado de entrada se medirá desde el transformador y el voltaje del lado de salida se medirá desde el tercer diodo. Primero configure la perilla del multímetro digital en un rango de 20 V y mida el voltaje de entrada y luego mida el voltaje del lado de salida cambiando el rango. En este proyecto hemos utilizado un transformador de 9V para dar la entrada. Este valor es el valor RMS, por lo que para determinar el voltaje pico a pico, debemos multiplicarlo por √2, por lo que Vpico =9 x √2 =12,7 V

Entonces, analíticamente, nuestra salida debería ser 12,7 x 3 =38,1 V

Pero resulta ser de unos 37,3 V. Entonces, la caída de tensión en los diodos es de 38,1-37,3 =0,8 V