Retificadores com multiplicador de tensão

Um retificador é um dispositivo para converter corrente alternada em corrente contínua, bem como para estabilizar e regular uma tensão retificada.

No diagrama da fig. 1, e o transformador não possui enrolamento de reforço de dupla tensão com ponto médio, mas ao mesmo tempo retificação de onda completa o retificador dobra a tensão.

Durante o primeiro meio ciclo, através do diodo D1, cuja tensão é direta, o capacitor C1 é carregado aproximadamente com a tensão de amplitude do enrolamento secundário. Durante o segundo meio ciclo, a tensão direta estará no diodo D2 e ​​o capacitor C2 será carregado da mesma maneira.

Os capacitores C1 e C2 são conectados em série e a tensão total entre eles é aproximadamente igual ao dobro da tensão de amplitude do transformador. A mesma tensão reversa máxima estará em cada diodo. Simultaneamente ao carregamento dos capacitores C1 e C2, eles são descarregados pela carga R, com o que a tensão nos capacitores diminui.

Quanto menor a resistência de carga R, ou seja, quanto maior a corrente de carga e menor a capacidade dos capacitores C1 e C2, mais rápido eles descarregam e menor a tensão sobre eles. Portanto, é praticamente impossível dobrar a tensão. Com uma capacidade do capacitor de pelo menos 10 μF e uma corrente de carga não superior a 100 mA, pode-se obter uma tensão 1,7 ou até 1,9 vezes maior que a fornecida pelo transformador.

Arroz. 1. Circuitos retificadores com tensão duplicada (a) e quadruplicada (b)

A vantagem do circuito é que os capacitores suavizam as ondulações na corrente retificada.

Os circuitos retificadores com um multiplicador de tensão podem ser aplicados quantas vezes quiser. Na fig. 1b mostra um circuito que triplica a tensão e tem quatro diodos e quatro capacitores. Em meios ciclos ímpares, o capacitor C1 é carregado através do diodo D1 quase até o valor de pico da tensão do transformador Et. O capacitor carregado C1 é em si uma fonte.

Portanto, mesmo em semiciclos em que a polaridade da tensão do transformador será invertida, o capacitor C2 é carregado através do diodo D2 com aproximadamente o dobro da tensão 2Em. Essa tensão é o valor máximo da tensão total do transformador conectado em série e do capacitor C1.

Da mesma forma, o capacitor C3 é carregado em meio ciclos ímpares através do diodo D3 também a uma tensão de 2Em, que é a tensão total do C1 conectado em série, do transformador e C2 (deve-se ter em mente que as tensões de C1 e C2 atuam um sobre o outro).

Raciocinando de maneira semelhante, descobrimos que o capacitor C4 carregará até meio ciclos através do diodo D4.Novamente para a tensão 2Em que é a soma das tensões de C1, C3, do transformador e C2. Obviamente, os capacitores são carregados gradualmente com as tensões especificadas ao longo de vários meios ciclos após o retificador ser ligado. Como resultado, dos capacitores C1 e C4 você pode obter uma tensão quádrupla 4Et.

Simultaneamente com os capacitores C1 e C3, você pode obter uma tensão tripla ZET. Se adicionarmos ao circuito mais capacitores e diodos conectados de acordo com o mesmo princípio, a partir de vários capacitores C1, C3, C5, etc., serão obtidas tensões que aumentam em um número ímpar de vezes (3, 5, 7 , etc. n.), e de vários capacitores C2, C4, C6, etc. será possível obter tensões aumentadas por um número par de vezes (2, 4, 6, etc.).

Quando a carga é ligada, os capacitores descarregam e a tensão sobre eles diminui. Quanto menor a resistência da carga, mais rápido os capacitores descarregam e a tensão sobre eles diminui. Portanto, com resistências de carga insuficientemente grandes, o uso de tais esquemas torna-se irracional.

Na prática, tais esquemas fornecem multiplicação efetiva de tensão apenas em baixas correntes de carga. Obviamente, você pode obter correntes mais altas se aumentar a capacitância dos capacitores. A vantagem do esquema acima é a capacidade de obter alta tensão sem um transformador de alta tensão. Além disso, os capacitores devem ter uma tensão operacional de apenas 2Em, não importa quantas vezes a tensão seja multiplicada, e cada diodo opera com uma tensão reversa máxima de apenas 2Em.

Peças do retificador

diodos são selecionados de acordo com seus principais parâmetros: corrente retificada máxima I0max e tensão reversa limite Urev. Na presença de um capacitor na entrada do filtro, o valor efetivo da tensão do enrolamento secundário do transformador U2 em todos os circuitos retificadores, exceto no circuito da ponte, não deve exceder — 35% do valor de Urev. Em um circuito de onda completa de ponto zero, a tensão U2 refere-se à metade do enrolamento. No circuito de ponte, y não deve exceder 70% do valor de Urev.

Para corrigir tensões mais altas, o número apropriado de diodos é conectado em série.

Quando diodos de germânio e silício são ligados em série, eles são necessariamente manipulados com resistores de mesma resistência da ordem de dezenas ou centenas de quilo-ohms (Fig. 2). Se isso não for feito, devido a uma propagação significativa na resistência reversa dos diodos, a tensão reversa é distribuída de forma desigual entre eles e é possível a quebra do diodo. E na presença de resistores shunt, a tensão reversa é praticamente dividida igualmente entre os diodos.

A conexão paralela de diodos para obter grandes correntes é indesejável, porque devido à dispersão de parâmetros e características de diodos individuais, eles serão carregados de forma desigual com corrente. Para equalizar as correntes neste caso, os resistores de equalização são conectados em série com diodos individuais, cujas resistências são escolhidas empiricamente.

Para transformadores retificadores, o enrolamento primário geralmente possui várias seções comutando para tensão de rede de 110, 127 e 220 V.

Arroz. 2. Conexão em série de diodos semicondutores

Arroz. 3.Formas de ajustar a voltagem

O enrolamento secundário é projetado para a tensão necessária. Com um circuito de onda completa, tem uma saída de ponto médio. Para reduzir a interferência da rede nos transformadores retificadores que alimentam os receptores, uma bobina de blindagem é colocada entre os enrolamentos primário e secundário, uma das extremidades conectada a um negativo comum.

Os estrangulamentos para o filtro, via de regra, possuem no núcleo lacuna diamagnética para eliminar a saturação magnética, o que leva a uma redução na indutância. A resistência da bobina do indutor à corrente contínua é geralmente igual a várias dezenas ou centenas de ohms. Parte da tensão retificada cai sobre ele e no enrolamento elevador do transformador.

Um interruptor e um fusível são instalados no circuito do enrolamento principal para desligar automaticamente o retificador em caso de emergência. Se, por exemplo, o capacitor do filtro estiver quebrado, ocorrerá um curto-circuito no circuito de corrente retificada. A corrente primária ficará significativamente mais alta do que o normal e o fusível queimará. Sem ele, o transformador pode queimar. Além disso, esse curto-circuito é muito perigoso para o diodo, que pode ser destruído por superaquecimento com muita corrente.

Às vezes, o enrolamento primário do transformador é feito com saídas para diferentes tensões, por exemplo, 190, 200, 210, 220 e 230 V, portanto, com a ajuda da chave, foi possível manter uma tensão aproximadamente constante do retificador usando o interruptor durante as flutuações na tensão de rede (Fig. 3, a).Outra forma de regular é incluir um autotransformador regulador que possua saídas para diferentes tensões e uma chave.

Ligar autotransformador regulador permite, quando a tensão de rede é reduzida, fornecer tensão normal ao enrolamento primário do transformador de potência (Fig. 3, b). Existem também autotransformadores de ajuste especiais para tensão de rede 127 e 220 V, permitindo um ajuste suave da tensão de 0 a 250 V.

Ao trabalhar com um retificador, especialmente se ele der alta tensão, deve-se tomar cuidado, pois ferir uma pessoa com uma tensão de várias centenas de volts é uma ameaça à vida.

Figo. 4. Ligar um divisor para três voltagens diferentes

Todas as partes de alta tensão do retificador devem ser protegidas contra contato acidental. Nunca toque em nenhuma parte do retificador em operação. Todas as conexões ou alterações no circuito retificador são feitas quando o retificador está desligado e os capacitores do filtro estão descarregados. É útil incluir uma lâmpada neon na tensão retificada como um indicador (ponteiro) de alta tensão. Seu brilho indica a presença de alta tensão.

A lâmpada neon é ligada por um resistor limitador com uma resistência de várias dezenas de quilo-ohms. A presença de uma carga constante na forma de tal lâmpada protege os capacitores do filtro contra quebras de sobretensão. O último pode acontecer se o retificador estiver funcionando em marcha lenta. Sem carga, não há queda de tensão dentro do retificador e, portanto, a tensão nos capacitores do filtro será máxima.

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