Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS

Trabalho Eletronica I - Quadruplicador de Tensão

Alunos: Armando Leopoldo Keller

Clarissa Argenti Rocha

Professor: Rubem Sprenger Dreger

19 de abril de 2012 São Leopoldo – RS

Introdução

Este trabalho tem por objetivo demonstrar o funcionamento de um multiplicador de tensão, neste caso um quadruplicador de tensão de meia onda, onde retificamos uma tensão AC e utilizando dobradores de tensão tentamos obter um valor DC aproximadamente quatro vezes maior que o valor de pico da entrada.

Desenvolvimento

Como principio para o projeto do quadruplicador de tensão tomamos por principio o circuito relacionado em aula. O circuito segue a baixo.

Tendo como valores de projeto:

v (t )=10 sen (2000πt )

d1=1N 4148

R=220kΩ

O período T do circuito é calculado através do ω da fonte AC.

T= 2π2000π

T=1ms

A relação RC deve ser no mínimo dez vezes maior que o período.

R∗C≥10∗T

220k∗C≥10∗1m

C≥10m220k

C≥45,45nF

Assumimos o Valor comercial de 47 nF.

Montamos o circuito inicial no simulador e podemos observar a forma de onda que esperamos na carga.

Obtivemos nesta simulação a seguinte forma de onda:

Com esta forma de onda nos obtivemos uma tensão de ondulação de 4,64 V e não obtivemos a quadruplicação de tensão desejada, obtendo na realidade uma tensão de pico de 23,47 V. Para resolver este problema, diminuindo o valor de ondulação e aumentando a tensão de pico, refizemos o calculo do capacitor, porem desta vez utilizamos a relação R*C>100*T.

R∗C≥100∗T

220k∗C≥100∗1m

C≥100m220k

C=454,5nF

Assumimos o Valor comercial de 470 nF.

Montamos novamente o circuito que segue abaixo:

Obtivemos da simulação a seguinte forma de onda:

Com este novo circuito, obtivemos uma tensão de ondulação de 640 mV e tensão de pico de 33.95 V. Embora a tensão de ondulação seja menor de 1V a tensão de pico ainda não nos é satisfatória, tentando chegar a pelo menos 35V de pico, já que temos que considerar a queda de tensão dos capacitores mas principalmente dos diodos.

Para isto redimensionamos o circuito utilizando desta vez a relação R*C>1000T.

R∗C≥1000∗T

220k∗C≥1000∗1m

C= 1220k

C=4,545 μF

Assumimos o Valor comercial de 4,7 µF.

Montamos novamente o circuito que segue abaixo:

Obtivemos da simulação a seguinte forma de onda:

Para este circuito obtivemos uma tensão de ondulação de 60 mV e tensão de pico de 35,62 V.

Agora com estes valores passamos para a montagem prática, onde utilizamos capacitores de poliéster de 3,3µF e 250V pois os de 4,7µF estavam em falta no laboratório, e devido a frequência elevada os capacitores eletrolíticos que tínhamos a disposição não se comportam muito bem.

As ondas observadas no osciloscópio foram as seguintes:

Forma de onda da tensão no resistor.

Forma de onda da tensão de ondulação ampliada.

Na montagem Prática podemos observar uma tensão de pico de 35,4 V e tensão de ondulação de 0,14 V.

Utilizando um multímetro, em nível DC obtivemos uma tensão media de 36 V.

Analise de resultados

Analisando e comparando os resultados obtidos nas simulações e na pratica podemos perceber que o capacitor deve de ser bem dimensionado para que o nosso multiplicador de tensão seja eficiente, neste caso a nossa constante RC teve que ser aproximadamente mil vezes maior do que o nosso período, mas em geral deve-se levar em conta também a carga do circuito e a frequência, pois como possuímos um circuito RC estes valores influenciam no tempo de carga e descarga dos capacitores, assim influenciando diretamente na tensão de ondulação e no valor médio obtido.

Conclusão

Com este trabalho pudemos entender melhor como projetar e dimensionar um multiplicado de tensão de meia onda eficiente, analisando os fatores importantes para o projeto do mesmo, como a frequência, resistência da carga, e capacitância dos capacitores.

Percebemos também que a simulação se aproxima bastante da realidade, podendo ser utilizada para analisar o circuito antes de fazer a montagem pratica.