Comment faire un circuit tripleur de tension?

Schéma du circuit du tripleur de tension et fonctionnement

Qu'est-ce que le tripleur de tension ?

Voltage Tripler Circuit est un circuit qui triple la tension d'entrée, c'est-à-dire que la tension de sortie sera trois fois la tension d'entrée de crête. Nous pouvons construire le circuit de triple tension très facilement en utilisant des diodes et des condensateurs. Le circuit tripleur de tension est en fait un type de circuits multiplicateurs qui délivrent une tension de sortie deux, trois ou quatre fois supérieure à la tension d'entrée de crête.

Les circuits multiplicateurs de tension sont utilisés lorsque nous avons besoin d'une haute tension et d'un faible courant. Les multiplicateurs de tension sont également utilisés pour réduire la taille du transformateur ou parfois le supprimer. Ils peuvent être très utiles pour convertir une basse tension CA en haute tension CC et un faible courant est nécessaire.

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Composants requis

• 3 nombre de diodes 1N4007
• 3 nombre de condensateurs de 22 μF
• Transformateur abaisseur 9-0-9
• Multimètre numérique

Diode (1N4007)

Une diode est un dispositif unidirectionnel, c'est-à-dire qu'elle ne permet la circulation du courant que dans une seule direction. Il est utilisé dans de nombreuses applications électroniques telles que le redresseur, le traitement du signal, l'écrêtage/bridage des signaux, la détection des signaux, le mélange des signaux et de nombreux systèmes électroniques. Il a deux bornes Anode et Cathode. Ainsi, le courant doit circuler de l'anode à la cathode.

En fait, une diode fonctionne sur le principe des semi-conducteurs. Ainsi, il existe deux types de semi-conducteurs à base d'électrons libres :le type N et le type P.

Un semi-conducteur de type N a beaucoup d'électrons libres et très peu de trous positifs. Ainsi, les électrons sont appelés porteurs de charge majoritaires et les trous sont appelés porteurs de charge minoritaires. Le semi-conducteur de type P a plus de concentration de trous positifs et très moins de concentration d'électrons. Ainsi, les porteurs majoritaires sont des trous et les porteurs minoritaires sont des électrons.

Lorsque les régions de type P et de type N entrent en contact, les porteurs majoritaires diffusent d'un côté à l'autre. Comme il y a moins de trous dans la région de type N et moins d'électrons dans la région de type P, en raison de la différence de concentration, les électrons se déplacent vers la région de type P et les trous se déplacent vers la région de type N. Lorsque les électrons de la région de type N diffusent avec des trous dans la région de type P et que les trous de la région de type P diffusent avec des électrons dans la région de type N, alors une couche d'ions positifs du côté N et une couche de les ions négatifs du côté P apparaissent.

Ces deux couches apparaissent le long de la ligne de jonction de deux régions/semi-conducteurs. Cette région de deux couches d'ions est connue sous le nom de région d'appauvrissement ou couche d'appauvrissement car il n'y a pas de charge dans cette région car tous se recombinent.

Une fois la couche d'appauvrissement formée, aucune diffusion des porteurs de charge des deux régions ne se produit en raison du champ électrique généré à partir de cette région d'appauvrissement.

Si nous connectons le côté P d'une diode avec une borne positive de la batterie et le côté N avec une borne négative, cela s'appelle une polarisation directe. Si nous augmentons la tension à partir de zéro, au début, aucun courant ne circule dans la diode, car il n'y a pas assez de tension pour que les porteurs de charge traversent la barrière de potentiel de la couche d'appauvrissement. Lorsque la tension appliquée aux bornes de la diode est supérieure au seul courant pouvant circuler dans la diode.

Si nous connectons le côté N d'une diode avec une borne négative de la batterie et le côté P avec une borne positive, cela s'appelle une polarisation inverse. Lorsque cette polarisation est appliquée, les électrons négatifs du côté P s'attirent vers la borne négative et les trous du côté N sont attirés vers la borne positive. À la suite de quoi la couche d'appauvrissement s'élargit et donc la diode bloque le courant. C'est pourquoi la diode est un dispositif unidirectionnel.

Condensateur

Un condensateur est un dispositif utilisé pour stocker de l'énergie sous forme de charge. Ils sont largement utilisés dans de nombreuses applications électroniques. Un condensateur est composé de deux plaques métalliques et il y a un matériau diélectrique rempli entre elles. Ainsi, lorsque nous appliquons un potentiel électrique aux bornes de ces deux plaques, un champ électrique est créé entre ces plaques. La charge positive est collectée du côté négatif et la charge négative est collectée du côté positif.

Ce processus se poursuit jusqu'à ce que les deux plaques aient des charges suffisantes et dans cet état, le condensateur est dans un état complètement chargé. Les deux plaques ont la même charge avec des polarités différentes. Un champ électrique se développe donc entre ces plaques. C'est ainsi qu'un condensateur maintient la charge. Voyons maintenant pourquoi il y a un diélectrique rempli entre les deux plaques du condensateur.

Le diélectrique a des molécules qui sont polaires, c'est-à-dire qu'elles peuvent se déplacer vers l'une ou l'autre des plaques en fonction de la charge appliquée sur les plaques. Par conséquent, les molécules s'alignent de manière à ce que davantage d'électrons puissent être attirés vers la plaque négative et que davantage d'électrons puissent être repoussés hors de la plaque positive. Maintenant, si nous retirons la batterie après avoir complètement chargé le condensateur, le condensateur peut conserver cette charge pendant longtemps. Et c'est ainsi qu'il agit comme un élément de stockage d'énergie. Si vous appliquez une charge aux deux bornes du condensateur, il commence à se décharger et le courant commence à circuler à travers la charge que vous avez connectée.

Un condensateur peut être utilisé à de nombreux endroits. Une des applications de ce projet. Il peut également être utilisé comme condensateur de dérivation. Les condensateurs de dérivation sont utilisés avec les circuits intégrés pour filtrer le bruit dans l'alimentation, comme gérer les ondulations et les fluctuations causées par la commutation. Ainsi, lorsque l'alimentation est coupée, ce condensateur de synchronisation agit comme une alimentation temporaire. Ils peuvent également être utilisés dans des redresseurs. Certes le redresseur est composé de diodes mais le rôle du condensateur est également important.

La sortie du redresseur est une forme d'onde continue qui, si elle est transmise par le condensateur, est convertie en un signal CC lisse en raison de la charge et de la décharge du condensateur. Une autre application du condensateur est le filtrage du signal. Ils sont utilisés pour concevoir les filtres qui sont largement utilisés dans le traitement du signal. Ils sont donc utilisés dans les radios pour régler la fréquence afin de sélectionner le canal parfait dans lequel on souhaite écouter. La dernière mais non la moindre utilisation d'un condensateur est de stocker de l'énergie. Leur durée de vie est bien meilleure que les batteries normales et elles peuvent fournir la puissance beaucoup plus rapidement car leur temps de charge et de décharge est vraiment plus court.

Schéma du circuit du tripleur de tension

Le circuit est vraiment très simple. Vous pouvez réaliser ce circuit soit sur une planche à pain, soit le souder sur Perfboard. Il vous suffit de suivre le schéma de circuit et le tour est joué. Tout d'abord, connectez la borne 9V du transformateur à la borne positive du condensateur. Maintenant, connectez la borne négative de ce condensateur à la borne positive de la diode, puis connectez la borne négative de cette diode à la borne 0V du transformateur. Maintenant, connectez la borne négative d'une autre diode avec la borne positive de cette diode et la borne positive avec la borne négative de la borne négative d'un autre condensateur, puis connectez la borne positive de ce condensateur avec la borne 0V du transformateur.

Maintenant, vous devez connecter la borne positive du troisième condensateur avec la borne négative de la diode précédente et la borne négative avec la borne positive de la troisième diode, puis connecter la borne négative de cette diode avec le Borne 0V du transformateur.

Nous utilisons un transformateur 9-0-9 pour abaisser le courant alternatif de 220 V. Maintenant, dans le premier demi-cycle positif, la diode D1 est polarisée en direct et le condensateur C1 est chargé de D1 à la valeur de crête de la tension (Vpeak). Et, dans l'alternance négative, la diode D2 est polarisée en direct et la diode D1 est polarisée en inverse. D1 ne laisse pas décharger le condensateur C1. Le condensateur C2 est chargé avec la tension combinée de C1 (Vpeak) et la tension de crête négative du secteur AC, il est donc chargé à 2Vpeak.

Pendant le deuxième demi-cycle positif, les diodes D1 et D3 conduisent et D2 sont polarisées en inverse. Ainsi, le condensateur C3 se charge à la même tension que C2 qui est de 2Vpeak. Maintenant, comme nous pouvons voir que les condensateurs C1 et C3 sont en série, la tension totale aux bornes de ces condensateurs est Vpeak + 2Vpeak =3Vpeak. C'est ainsi que nous obtenons la valeur triplée de la tension appliquée en sortie. D'un point de vue analytique, le calcul ci-dessus peut être correct. Mais il faut aussi tenir compte de l'aspect pratique. En fait, une partie de la tension chute également aux bornes des diodes, de sorte que la tension de sortie n'est pas exactement le triple de la tension d'entrée. Ce sera :

Vout =3 x Vpeak - les tensions chutent dans les diodes

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Fonctionnement du circuit de tripleur de tension

La tension côté entrée sera mesurée à partir du transformateur et la tension côté sortie sera mesurée à partir de la troisième diode. Réglez d'abord le bouton du multimètre numérique sur la plage de 20 V et mesurez la tension d'entrée, puis mesurez la tension du côté sortie en modifiant la plage. Dans ce projet, nous avons utilisé un transformateur 9V pour donner l'entrée. Cette valeur est la valeur RMS, donc pour déterminer la tension crête à crête, nous devons la multiplier par √2, donc Vpeak =9 x √2 =12,7 V

Donc, analytiquement, notre sortie devrait être de 12,7 x 3 =38,1 V

Mais il s'avère être d'environ 37,3 V. Ainsi, la chute de tension aux bornes des diodes est de 38,1- 37,3 =0,8 V