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UNIVERSIDAD EL BOSQUE. F AC ulTAD

DE INGEniER íA .

ElectRÓNIc A de potencia.

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Duplicador y triplicador de tensión Jorge Antolínez; Sebastián Rodríguez; Fernando Coy [email protected]; [email protected]; [email protected]

Pa Palabras labras clave — Diodo, Multiplicador Multiplicador,, Recortador Recortador,, Sujetador Sujetador..

Li Lim mit ita ado dorr,

I. INTRODUcción Los elementos manejados en las prácticas anteriores tenían una característica fundamental, se destacaban por ser elementos lineales, o sea su comportamiento en términos de aplicación de corriente y tensión son proporcionales a las aplicaciones de estos mismos. En esta oportunidad se manejó el elemento no lineal más utilizado y reconocido en la electrónica, el diodo. Los duplicadores y triplicadores de tensión se usan para alimentar cargas que requieren voltajes muy elevados pero que consumen corrientes pequeñas. II. MARCO teóRICo 1. Diodo Un diodo es una válvula electrónica que cuenta con un ánodo frío y un cátodo caldeado y cuyo uso se encuentra destinado a la rectificación de la corriente y a aparatos electrónicos. Como dispositivo semiconductor permitirá el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección y presenta las mismas características que cualquier interruptor. Asimismo, es común que al mismo se lo llame rectificador, ya que es un dispositivo capaz de suprimir aquella parte negativa que presente cualquier señal, en principio, para luego transformar una corriente alterna en una corriente continúa. 2. Circuitos multiplicadores Un circuito multiplicador de voltaje es un arreglo de capacitores y diodos rectificadores que se utiliza con frecuencia para generar

altos voltajes de Corriente Directa. Este tipo de circuito se utiliza el principio de la carga en paralelo de capacitores, a partir de la entrada de Corriente Alterna y añadiendo voltaje a través de ellos en serie se obtiene voltajes de CD más alto que el voltaje de la fuente. Circuitos individuales de multiplicadores de Voltaje (a menudo llamados etapas) se pueden conectar en serie para obtener aún más altos voltajes de salida. III. CiRCuitos

 CIRCUITO DO DOBLADOR BLADOR DE TENSION El voltaje se eleva mediante etapas de diodos y capacitores. En la figura 1 tenemos el diagrama de doblador de voltaje de media onda el cual está compuesto por una fuente de alimentación de 6 VAC, 2 capacitores de 12 uF y 2 diodos rectificadores.

Figura 1. Circuito doblador de tensión A continuación, se muestra la simulación sin carga del duplicador de voltaje:

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Figura 2. Simulación; duplicador de tensión Ya que el objetivo del laboratorio es saber el comportamiento de un multiplicador de tensión con varias cargas la siguiente tabla muestra los datos adquiridos con una carga de 33 kΩ, 44kΩ 19 kΩ. R(kΩ)

Voltaje en la carga (V)

19 33 47

134 V 168 V 193 V

Corriente a través de la carga 7.5 mA 5.1 mA 4.11 mA

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En la figura 3, hemos aumentado un diodo y un capacitor al circuito duplicador de voltaje. Al igual que en el duplicador de voltaje en el primer semiciclo de la onda de voltaje alterna el diodo D1 se polariza directamente y D2 de manera inversa, por lo tanto, el capacitor C1 se carga con el voltaje de la fuente (Vc1 = V1). Luego, durante el semiciclo negativo de la onda alterna de voltaje el diodo D1 se polariza inversamente y D2 se polariza directamente. Ya que el voltaje en el capacitor C1 no se puede descargar el capacitor C2 se carga con el voltaje de la fuente más el voltaje en el capacitor C1 (Vc2 V1+Vc1). y = En el siguiente semiciclo positivo el capacitor C3 se carga con un voltaje igual a 2V1 por medio del diodo D3 (polarizado directamente). Teniendo en cuenta esto, el voltaje entre Vc1 y Vc3 es igual a 3V1 (Vc3=Vc1+Vc2 -> Vc3=V1+2V1).

Cada etapa está Funcionamiento: compuesta por un diodo y un capacitor. En el primer semiciclo de la onda de voltaje alterna el diodo D1 se polariza directamente y D2 de manera inversa, por lo tanto, el capacitor C1 se carga con el voltaje de la fuente (Vc1 = V1). Luego, durante el semiciclo negativo de la onda alterna de voltaje el diodo D1 se polariza inversamente y D2 se polariza directamente. Ya que el voltaje en el capacitor C1 no se puede descargar, el capacitor C2 se carga con el voltaje de la fuente más el voltaje en el capacitor C1 (Vc2 = V1+Vc1). Teniendo en cuenta que los diodos rectificadores producen una pérdida de voltaje al polarizarse directamente y reemplazando el valor de Vc1=V2 en Vc2=Vc1+V1 tenemos que el voltaje en el capacitor C2 es igual a Vc2= 2V1. Hay que tomar en cuenta que los diodos producen una pérdida de voltaje dependiendo de su composición química (Germanio / Silicio) puede ser de 0.2V a 0.7V. Tomando en cuenta esto el voltaje Vc2 será igual a Vc2=2V1-2Vdiodo.  CIRCUITO T TRIPLICADOR RIPLICADOR DE TENSIÓN

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Figura 3. Circuito triplicador de tensión En la simulación podemos ver el resultado del análisis del circuito anterior donde el valor de salida del circuito (508 VDC) es de tres veces el valor de la alimentación del circuito (120VRMS) que son 170 VAC aproximadamente teniendo en cuenta que este es el voltaje que almacenan los condensadores, menos las pérdidas de voltaje de los diodos D1, D2 y D3.

Figura 4. Simulación triplicador de tensión

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Ya que el objetivo del laboratorio es saber el comportamiento de un multiplicador de tensión con varias cargas la siguiente tabla muestra los datos adquiridos con una carga de 33 kΩ, 44kΩ y 19 kΩ. R(kΩ)

Voltaje en la carga (V)

19 33 47

88 V 106 V 127 V

Corriente a través de la carga 4.63 mA 3.23 mA 2.7 mA MEDICION DUPLICADOR CON CARGA 33K

IV. Análisis de resultados prácticos La práctica nos arrojó los siguientes resultados teniendo en cuenta MEDICION DUPLICADOR SIN CARGA

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MEDICION DUPLICADOR CON CARGA 33K

MEDICION DUPLICADOR CON CARGA 47K

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MEDICION CON CARGA 80K

TRIPLICADOR DE VOLTAJE

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V. Conclusiones VI. RefeREnciAS

[1] Teoría del diodo, SDA, SFP, http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos / diodo.pdf [2] Ibíd., página 167. [3] Michael M .Cirovic, SFP, Electrónica fundamental: dispositivos, circuitos y sistemas [4] Spellman, SFP, “¿Qué es un multiplicador de voltaje?”, http://www.spellmanhv.com/es/TechnicalResources/Faqs/TechnologyTerminology/What-is-a-voltagemultiplier.aspx [5] Adel S. Sedra y Kenneth C. Smith, circuitos microelectrónicos, 5ta edición.

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