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Circuito quadruplicador de tensão
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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.