O que são circuitos multiplicadores de tensão?

Passo 1

O enunciado pede para explicarmos o que são circuitos multiplicadores de tensão. O conteúdo envolve conversão de sinais AC em DC com amplitude aumentada, usando retificação e bombeadores de carga. Para isso, vamos recorrer à teoria de diodos e capacitores em topologias de “charge pump”.

Passo 2

Circuitos multiplicadores de tensão são arranjos de diodos e capacitores que produzem uma tensão DC de saída maior que o valor de pico da tensão de entrada, sem necessidade de transformadores especiais. Eles funcionam “empilhando” picos de tensão em estágios sucessivos.

Passo 3

No funcionamento básico, cada semi-período da tensão de entrada carrega capacitores até o pico V_{\text{in,pk}}. Durante a parte seguinte do ciclo, diodos fecham caminhos que colocam esses capacitores em série, somando suas tensões armazenadas.

Passo 4

As principais topologias são:
– Dobro de tensão (Villard/Greinacher): usa dois diodos e dois capacitores para obter aproximadamente 2V_{\text{in,pk}}.
– Multiplicador em cascata (Cockcroft–Walton): estende o princípio em vários estágios para alcançar nV_{\text{in,pk}}, onde n é o número de estágios.

Passo 5

Vantagens e limitações:
– Vantagens: simplicidade, baixo custo, não requerem transformador de alta relação de espiras, podem gerar altas tensões a partir de entradas AC ou pulsadas.
– Limitações: corrente de saída relativamente baixa, ripple elevado que cresce com mais estágios e eficiência que decresce conforme aumenta n.

Resposta

Circuitos multiplicadores de tensão são topologias de bomba de carga que usam diodos e capacitores em estágios sucessivos para acumular e somar picos de uma fonte AC, gerando na saída uma tensão DC igual a um múltiplo inteiro do valor de pico da entrada.

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