Nos dan este diagrama esquemático, que nuestro profesor llamó una fuente de alimentación de alta tensión, a continuación, probar la tensión de cada condensador.
¿Por qué la tensión en C1 es la mitad de la tensión en C2 y la onda en C1 sigue siendo una onda sinusoidal?
Divide el circuito en dos partes:
1.
2.
Cada uno de ellos funcionará por sí mismo.
Averiguar qué hace el 1 (eso es lo difícil).
Entonces, imagina que introduces la salida de 1 en la entrada de 2.
Averigua cómo es la forma de onda en la salida de la sección 1.
Una vez que tengas eso, sabrás las respuestas a las dos preguntas que has planteado.
Ambas secciones son circuitos comunes que tienen nombre. Seguro que reconocerás la segunda sección.
El primero tiene un par de nombres. No voy a darte los nombres porque el objetivo del ejercicio es que descubras cómo funciona. Si conoces los nombres, puedes buscarlo en lugar de averiguarlo.
El conjunto también tiene un nombre. Aunque, de nuevo, si te dijera el nombre estropearía el objetivo de la tarea.
Al ver este sencillo circuito de diodos y las respuestas a la pregunta, recuerdo el famoso pensamiento de Einstein: "Si no puedes explicárselo a un niño de seis años, es que tú mismo no lo entiendes".
Para hacer frente a este gran reto - "explicárselo a un niño de seis años", he fabricado la historia que aparece a continuación, en la que, sin términos especiales ni clichés verbales, he intentado revelar la sencilla idea que hay detrás de esta conocida solución de circuito. He utilizado mi enfoque favorito para explicar los circuitos electrónicos por medio de circuitos y elementos eléctricos equivalentes más sencillos... porque se trata de un concepto... y los conceptos se revelan mejor por medio de circuitos eléctricos conceptuales formados por fuentes de tensión/corriente, resistencias, etc. Los utilizamos en electrónica porque son más primitivos y comprensibles. Este "escenario" es tan real que incluso se puede implementar en el laboratorio con elementos eléctricos reales. Esta es mi historia...
Imagina que estamos (junto con Robinson Crusoe:) en una isla desierta... y necesitamos activar un transmisor para enviar SOS. Debería ser alimentado por 12V... pero desafortunadamente, sólo tenemos una batería (celda) de 1,5V. Si tuviéramos al menos ocho celdas (Fig. 1)...
Fig. 1. Un conjunto de ocho celdas separadas de 1,5 V
... los conectaríamos en serie, en el mismo sentido, para obtener 8 x 1,5 = 12 V (Fig.2)... pero no los tenemos...
Фиг. 2. Una batería de ocho celdas de 1,5 V en serie sería un remedio
Afortunadamente, resulta que tenemos una bolsa de condensadores al menos, siete (Fig. 3).
Fig. 3. Un conjunto de siete condensadores separados, además de la célula de la batería, podría ayudarnos realmente
Sabemos que los condensadores pueden "copiar" la tensión de la fuente. Así, si los conectamos en paralelo a la fuente de tensión, todos ellos se cargarán a su tensión de 1,5 V (Fig. 4).... y tendremos siete "baterías" de 1,5 V.
Fig. 4. Una batería de 1,5 V formada por una célula de 1,5 V y siete condensadores de 1,5 V cargados en paralelo
Ahora sólo queda desconectarlas y conectarlas rápidamente en serie a la fuente de tensión - Fig. 5. Sus tensiones se sumarán y se añadirán a la tensión de la fuente y obtendremos los deseados 1,5 + 7 x 1,5 = 12 V.
Fig. 5. Una batería de 12 V formada por una célula de 1,5 V y siete condensadores de 1,5 V cargados en serie
Así, la idea básica es utilizar un conjunto de condensadores como fuentes recargables flotantes . Primero los conectamos en paralelo a la fuente de tensión para cargarlos; luego los volvemos a conectar en serie para sumar sus tensiones a la tensión de la fuente (sencillamente cargarlos en paralelo y descargarlos en serie ). En esta disposición, sólo la fuente de tensión está conectada a tierra, las otras "fuentes" son flotantes. Así, una "batería" conectada a tierra y muchos condensadores flotantes constituyen una "fuente de tensión superior". Los condensadores deben ser flotante para poder conectarlos tanto en paralelo como en serie... y recargable para "copiar" la tensión de la fuente.
Sólo hay un problema: los condensadores se descargan gradualmente (especialmente si hay una carga conectada) y tenemos que cargarlos periódicamente. Así que tenemos que reconectarlos periódicamente de la conexión en serie a la conexión en paralelo para refrescarlos. Implementemos esta idea en el sencillo duplicador de voltaje que se discute en esta pregunta.
Supongamos primero una fuente de tensión continua de entrada V conectada con su terminal positivo a tierra. Se dibuja en la Fig. 6a de una manera más inusual - por debajo de la línea de tensión cero (tierra) ya que su tensión es negativa, y reflejada. El condensador C1 está conectado en paralelo a la fuente y también se dibuja por debajo de la tierra ya que está cargado a una tensión negativa.
Fig. 6. El condensador C1 cargado en paralelo a la fuente (a) y luego produciendo una tensión opuesta en serie (b); sin embargo, el resultado es una tensión nula
Ahora tenemos que desconectar C1 y conectarlo en serie a la fuente... y observamos que podemos hacer ambas cosas con una sola acción - desconectando C1 de la tierra (Fig. 6b). Solo hay un "pequeño" problema - las dos tensiones son de polaridades opuestas... y la tensión de salida resultante es cero. Por lo tanto, tenemos que invertir uno de ellos... y se puede implementar mediante la sustitución de la fuente de tensión de entrada de CC por una de CA - Fig. 7 (vamos a representarlo sólo temporalmente como dos fuentes de CC con polaridades opuestas en las dos medias ondas).
Durante la mitad negativa (Fig. 7a), la tensión de entrada desciende por debajo de cero y un interruptor S1 (por ahora sólo esbozado en la imagen) conecta el condensador C1 en paralelo a la fuente de tensión. C1 se carga hasta su tensión negativa -V.
Fig. 7. El condensador C1 cargado en paralelo a la fuente (a) y luego produciendo tensión en el mismo sentido en serie (b); el resultado es una tensión duplicada 2V (c)
Durante la mitad positiva (Fig. 7b), la tensión de entrada sube por debajo de cero. S1 desconecta C1 de la tierra por lo que resulta estar incluido en serie con la fuente de tensión de entrada. Mientras tanto, la polaridad de la fuente de entrada se invierte. Así, ambas fuentes - la fuente de entrada y la "fuente" del condensador C1, producen tensiones con la misma polaridad. Así que se suman y, al encender el segundo interruptor S2, la tensión resultante 2V se aplica a C2 que se carga.
Ahora sólo queda sustituir los interruptores conceptuales S1 y S2 por interruptores de diodos reales D1 y D2... y combinar las fuentes de tensión de entrada separadas en una fuente de tensión alterna... para obtener el circuito real de un diodo duplicador de tensión .
Fig. 8. Un circuito real de un diodo duplicador de tensión en acción
Sería interesante desarrollar esta idea en un multiplicador de tensión ...
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