Dúvida sobre carga de capacitor em quadruplicador de tensão

31 de agosto de 2009

Olá

Tenho uma dúvida específica sobre o funcionamento dos capacitores desse triplicador e quaduplicador de tensão.

O esquema é este:

Por que no primeiro quarto de ciclo da tensão de entrada apenas o capacitor C1 se carrega, e não o C3, já que D1 e D3 conduzem? O mesmo vale para a polaridade inversa. Por que só o C2 se carrega e não o C4 no terceiro quarto de ciclo, se D2 e D4 conduzem?

Eu consigo entender o funcionamento do circuito no restante do processo. Mas não entendo o que limita as cargas dos capacitores nos instantes iniciais. Espero que alguém me responda, pois já tentei entender de várias formas. É algum conceito que me falta, ou a melhor compreensão de conceitos que já tenho, que me impede de entender.

Abs.

P.S. Fiz essa pergunta em outro tópico, que parece ter-se esgotado.

2 de setembro de 2009

up

Essa é tão difícil assim?

Onde procurar a resposta então?

Abs.

oceano · 2 de setembro de 2009

Olá
Tenho uma dúvida específica sobre o funcionamento dos capacitores desse triplicador e quaduplicador de tensão.

O esquema é este:

Por que no primeiro quarto de ciclo da tensão de entrada apenas o capacitor C1 se carrega, e não o C3, já que D1 e D3 conduzem? O mesmo vale para a polaridade inversa. Por que só o C2 se carrega e não o C4 no terceiro quarto de ciclo, se D2 e D4 conduzem?

Eu consigo entender o funcionamento do circuito no restante do processo. Mas não entendo o que limita as cargas dos capacitores nos instantes iniciais. Espero que alguém me responda, pois já tentei entender de várias formas. É algum conceito que me falta, ou a melhor compreensão de conceitos que já tenho, que me impede de entender.

Abs.

P.S. Fiz essa pergunta em outro tópico, que parece ter-se esgotado.

o problema e que D1 e D3 não conduzem ao mesmo tempo

note que quando D1 conduz a tensão nos seus terminais e de cerca de 0,7v e que esta e a tensão aplicada a todo o circuito a direita de D1

o mesmo se passa com o resto dos ciclos negativos da entrada e logo para D2 e D4

BCP · 2 de setembro de 2009

Colega Joagostini, Não é fácil explicar em poucas palavras, como os capacitores vão se carregando e dobrando a tensão a cada semi ciclo da tensão!, os circuitos simplesmente funcionam!..., e estão demonstrados, matematicamente e praticamente!..., consulte este arquivo abaixo, e pesquise sobre a questão!..., considere as primeiras "chaves" do circuito, como diodos conduzindo em um único sentido!, Uma dica?..., PARE o TEMPO!..., começe analisando uma onda senoidal em cada momento de sua alteração!, acompanhe passo a passo da onda senoidal variando!...., espero que pelo menos!, te dê uma Luz no fim do túnel!!!...,Abaixo segue um arquivo que pode te ajudar muito na analise destes circuitos!...

http://www.eletr.ufpr.br/marlio/te051/parte10.pdf

Aguarde novas dicas!,

Boa sorte!.

Felipe Electronic · 2 de setembro de 2009

Comece seus estudos pelo dobrador de tensão, que vai facilitar e muito a compreensão!

uma revisada nos retificadores de onda completa também ajuda (especialmente quando a tensão reversa em um dos diodos é 2X Vsecundario)

abs.

3 de setembro de 2009

Olá

Obrigado pelas respostas.

Entretanto, acho que não me fiz claro na minha dúvida. Esse circuito está nos livros Eletrônica de Albert Malvino e Eletrônica e Teoria dos Circuitos de Boylestad (tenho e estudo em ambos, ao mesmo tempo, um esclarece o que o outro deixa em aberto). Antes desse quadruplicador, há todas as explicações possíveis sobre os circuitos que me pediram para estudar e que já foi feito e entendido (acho).

Ambos os livros, estranhamente, não detalham o funcionamento desse quadruplicador de tensão, ao contrário do que fizeram nos circuitos anteriores.

Boylestad apenas comenta que no primeiro semi-ciclo positivo C1 se carrega através de D1, e só. Não diz porque C3 não se carrega via D3, junto com C1.

Eu verifiquei o circuito no Proteus e é assim mesmo (= igual a explicação genérica dos livros) que o simulador mostrou o funcionamento do quadruplicador, estágio por estágio. Como o Proteus (ainda) não fala, não consegui entender o por quê da limitação de carga.

Portanto, senhores, aqui não faltou leitura, pesquisa e boa vontade de entender, faltou e falta inteligência da minha parte. Por isso pedi ajuda.

Parece-me que o oceano trilhou um caminho promissor, o do diodo D1 estar "estabilizando" o restante do circuito em 0,7V. Porém fica a questão: por que no segundo semi-ciclo positivo ele não voltaria a "estabilizar" a tensão?

Se puderem dar uma estudada comigo sobre esse circuito, ficarei muito grato.

Abs.

4 de setembro de 2009

Olá

Bcpetronzio você editou a tua última mensagem? Pois havia uma mensagem tua após a minha!? Seja como for, você me pediu para analisar melhor o documento que indicou. Estou fazendo isso, acho que entendi. A resposta é bem mais complexa do que imaginava, como você havia dito. Mas pela hora desta mensagem percebe-se que estou atarefado com outras coisas (trampo). Se der amanhã eu posto o que entendi. Estou digerindo o conteúdo do texto indicado.

Abs.

BCP · 4 de setembro de 2009

Bcpetronzio você editou a tua última mensagem? Pois havia uma mensagem tua após a minha!? Seja como for, você me pediu para analisar melhor o documento que indicou. Estou fazendo isso, acho que entendi.

Sim! eu não editei! eu deletei a mensagem por estar equivocada após ler melhor sua resposta...

Portanto, senhores, aqui não faltou leitura, pesquisa e boa vontade de entender, faltou é falta inteligência da minha parte. Por isso pedi ajuda.

Minha mensagem era para te chamar a atenção para o artigo postado!, mas depois percebi que você já estava a par dele!, minha mensagem ficou sem sentido!!!..., e portanto totalmente Off topic, como esta!...

Outro Off Topic!, Lembro-me de quando sentado em sala de aula, (em 1982) escutava as explicações de circuitos semelhante!..., eram duas a três aulas para explicar a parte teórica da "coisa", e no laboratório, constatávamos em 45 minutos o funcionamento do circuito!

Agora eu te peço desculpas pela minha arrogância e falta de paciência!..., sei que é muito complicado entender a parte teórica de alguns circuitos!...

Mas estamos por aqui!, no que tiver dúvidas ao nosso alcance! estaremos respondendo!...

Um grande abraço!

oceano · 4 de setembro de 2009

Olá
Ambos os livros, estranhamente, não detalham o funcionamento desse quadruplicador de tensão, ao contrário do que fizeram nos circuitos anteriores.

Boylestad apenas comenta que no primeiro semi-ciclo positivo C1 se carrega através de D1, e só. Não diz porque C3 não se carrega via D3, junto com C1.

Parece-me que o oceano trilhou um caminho promissor, o do diodo D1 estar "estabilizando" o restante do circuito em 0,7V. Porém fica a questão: por que no segundo semi-ciclo positivo ele não voltaria a "estabilizar" a tensão?

Se puderem dar uma estudada comigo sobre esse circuito, ficarei muito grato.

Abs.

se calhar tambem nao sabem.... hehehe desculpe

pensando o circuito sem carga

olhe para a figura abaixo como quer que d3 conduza se a a tensão em D1 é de 0,7V ???????

a todo o circuito a direita apenas e aplicado 0.7V

quanto a outra pergunta

no segundo ciclo positivo C1 já esta carregado com o valor de Vpico da tensão e isto faz com que D1 já não entre em conduçao

como D2 esta inversamente polarizado a corrente vai circular por C1 C2 C3 D3 e secundario do transformador

e vai carregar C3 com o valor 2 x Vpico

se verificar a soma das tensoes em serie vai dar este valor

note que c2 já esta carregado pelo 1º ciclo negativo

considere os 2 primeiros cilcos da tensão alternada

separe cada 1/4 de ciclo e veja o que acontece em cada um desses tempos

marque as tensoes da cada condensador em cada 1/4 de ciclo e vai ver que compreende como e quando os diodos conduzem

assim vai perceber

aqui tem a figura quando D1 conduz

8 de setembro de 2009

Olás

Finalmente livre da pressão do trabalho posso responder.

[off-topic Bcpetronzio]

Minha mensagem era para te chamar a atenção para o artigo postado!, mas depois percebi que você já estava a par dele!, minha mensagem ficou sem sentido!!!..., e portanto totalmente Off topic, como esta!...

Sem esse alerta, não teria dado o devido valor ao texto. Pois ao lê-lo pela primeira vez, tive a sensação de estar relendo a mesma explicação que havia visto sobre duplicadores de tensão nos livros que citei. O teu alerta me fez reler com muita calma o texto - a tua irritação foi compatível a minha pouca atenção ao conteúdo do texto. É isso ai. [fim do off-topic]

Ao oceano

A tua resposta é instigante, e me faz perceber que os conceitos básicos sobre os componentes discretos ainda estão poucos sólidos para mim. Mas, penso, que tua colocação nos faz cair numa armadilha. Estou inseguro sobre o que vou dizer, pois ninguém se propôs a corrigir o que você disse, dai não serei eu a saber respondê-la de forma correta.

Todo componente em paralelo com uma fonte fica submetido a tensão dessa fonte, para que esse componente estabilize essa tensão em um valor diferente daquela dado pela fonte, seria necessario que ele a manipulasse (contendo ou dissipando) essa tensão.

Assim o diodo D1 não tem como estabilizar a tensão em 0,7V, o que ele faz é reduzir essa tensão em 0,7V. Para ele estabilizar a tensão ele deveria: concentrar cargas (capacitor) ou dissipar a tensão acima dele para manter a tensão desejada (diodo zener). Dessa forma, no caso do circuito que enviei para análise, todo ele esta submetido a tensão do secundário do trafo e não do diodo D1.

Bcpetronzio

Bom, tomando como referência a apostila do professor Márlio. Entendi o seguinte:

a) Esse quadruplicar, como no caso de qualquer outro que use capacitores e chaves em sua operação, é um circuito com capacitores chaveados.

Essas chaves (diodos, transistores etc) possuem resistências quando abertas OFF e quando fechadas (conduzindo) ON.

c) A frequência de comutação das chaves, como mínimo, deve ser igual aos ciclos da fonte.

d) As resistências da chaves e os capacitores conformam um conjunto em série de circuitos RC, e, como tais, possuem constantes de tempo t=R.C.

e) Essa conformação faz com que a carga dos capacitores seja feita de forma exponencial. Ou seja, é necessário um conjunto de ciclos de comutação das chaves para fazê-las carregar com o valor de 2Vp, conforme a curva característica de uma exponencial.

Assim, em relação a minha pergunta, cheguei a conclusão de que C3, na verdade, no primeiro primeiro quarto de ciclo positivo, recebe uma carga muito diminuta, enquanto C1 se carrega completamente com o Vp do secundário do trafo. C3 só chega a ficar com 2Vp após um conjunto de comutações das chaves (o mesmo vale para os outros capacitores). Isso explica porque o quadruplicador funciona por "estágios" até atingir o completo carregamento de todos os capacitores.

Foi a isso que cheguei.

Abraços.

oceano · 8 de setembro de 2009

Olás
Finalmente livre da pressão do trabalho posso responder.

[off-topic Bcpetronzio]

Ao oceano

A tua resposta é instigante, e me faz perceber que os conceitos básicos sobre os componentes discretos ainda estão poucos sólidos para mim. Mas, penso, que tua colocação nos faz cair numa armadilha. Estou inseguro sobre o que vou dizer, pois ninguém se propôs a corrigir o que você disse, dai não serei eu a saber respondê-la de forma correta.

Todo componente em paralelo com uma fonte fica submetido a tensão dessa fonte, para que esse componente estabilize essa tensão em um valor diferente daquela dado pela fonte, seria necessario que ele a manipulasse (contendo ou dissipando) essa tensão.

Assim o diodo D1 não tem como estabilizar a tensão em 0,7V, o que ele faz é reduzir essa tensão em 0,7V. Para ele estabilizar a tensão ele deveria: concentrar cargas (capacitor) ou dissipar a tensão acima dele para manter a tensão desejada (diodo zener). Dessa forma, no caso do circuito que enviei para análise, todo ele esta submetido a tensão do secundário do trafo e não do diodo D1.

Abraços.

desculpe mas não esta correcto

un diodo em conduçao comporta-se com uma caracteristica semelhante ao de um zener e mantem nos seus terminais o valor de Vf aprox. 0,7V

veja os datasheets de qualquer diodo

se tem duvidas sobre o que indiquei estude os teoremas de Thevenin e de Norton e vai ver o resultado 1/2 em 1/2 ciclo a ciclo como indiquei atras.

http://en.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9venin_equivalent

http://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/eLessonsHTML/Source/Source2.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Norton's_theorem

http://www.tina.com/English/tina/course/22thevenin/thevenin.htm

8 de setembro de 2009

Olá oceano

desculpe mas não esta correcto
un diodo em conduçao comporta-se com uma caracteristica semelhante ao de um zener e mantem nos seus terminais o valor de Vf aprox. 0,7V

veja os datasheets de qualquer diodo

Mesmo sem bases sólidas, continuo entendendo que a estabilização com um diodo comum não é possível. Já vi associar um diodo comum em paralelo com o secundário de um trafo, - é verdade que entre os seus terminais (catodo e ânodo) mantém uma ddp de 0,7V, constante, por isso nas fontes subtraímos o valor dessa ddp Diodo do valor da tensão de saída, - à transistores e até CI's reguladores de tensão para acrescentar um tensão de 0,7 (ou mais) à saída, mas não para estabilizar a tensão, pois no caso quem faz isso seriam os transistores ou os CI's.

Para testar a tua hipótese, fiz uma simulação no Proteus, veja a imagem abaixo:

Mas ainda não tenho muita certeza sobre as minhas afirmações e nem em negar totalmente a tua ideia.

se tem duvidas sobre o que indiquei estude os teoremas de Thevenin e de Norton e vai ver o resultado 1/2 em 1/2 ciclo a ciclo como indiquei atras.

http://en.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9venin_equivalent

http://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/eLessonsHTML/Source/Source2.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Norton's_theorem

http://www.tina.com/English/tina/course/22thevenin/thevenin.htm

Obrigado por essas dicas. Mas não entendi como posso usar os dois teoremas de análise de redes para analisar o comportamento do diodo.

Usando Thèvinin ou Norton preciso que os componentes do circuito sejam lineares ou bilaterias ou a combinação de ambos. O diodo não pertence a nenhuma das duas categorias.

Se eu fosse criar uma representação equivalente para o diodo, o que me vem a cabeça seria substituí-lo por uma resistência (resistência de corpo) em série com uma bateria de 0,7V (barreira de potencial da junção N-P). E aplicando a resolução de malha de Kirchooff para achar a resistência equivalente Rth, poria a saída em curto e a bateria do diodo se subtrairia da fonte de tensão, o que acaba de repetir o que eu disse mais acima, - não sei se isso que falei é possível, pois acho que essa bateria do Diodo não seria uma fonte independente, mas dependente, portanto, teria que substituí-la por uma fonte de corrente.

Não tenho nenhuma destreza para usar Thèvenin ou Norton. A digressão acima pus para que você possa mostrar o caminho das pedras indicando o que está errado e qual seria a continuidade.

Sua participação tem sido muito boa, pois me questiona bastante.

Abraços.

oceano · 8 de setembro de 2009

ok esqueça os teoremas

note que o que vou dizer e apenas uma aproximaçao

olhe para a figura e veja o que acontece quando a tensão varia enre 0 e Vmax isto e entre o angulo de fase 0º e 90º

agora pense no resto dos ciclo verifique se o D1 conduz

isto claro apenas para esta parte do multiplicador

agora se juntar o sequndo estagio do circuito C2 D2 veja o que acontece ente 180º

e 270º

e por ai fora

8 de setembro de 2009

Olá oceano

Para que a nossa discussão fique mais clara vou dividí-la em duas partes.

a) Resposta a minha pergunta original:

"Por que no primeiro quarto de ciclo da tensão de entrada apenas o capacitor C1 se carrega, e não o C3, já que D1 e D3 conduzem? O mesmo vale para a polaridade inversa. Por que só o C2 se carrega e não o C4 no terceiro quarto de ciclo, se D2 e D4 conduzem?"

A resposta, salvo engano, é aquela que dei mais acima com base na apostila de aula do professor Márlio. Estou pondo um vídeo com a simulação que fiz no Proteus que mostra exatamente o que o prof. Márlio descreve na aula dele. Em suma, a carga dos capacitores se dá com base a uma curva exponencial ditada pela relação R.C (R dos diodos).

Inclusive, em relação ao esquema que você fez, os diodos conduzem menos que um quarto de ciclo da fonte. Após chegar a Vp, no instante seguinte, no decréscimo da onda o diodo já pára de conduzir porque C1 está carregado.

Não sei se o vídeo tem qualidade para ver o que "digo". [Aliás, se alguém souber de um bom gravador de vídeo de tela, agradeço muito a dica]

Em relação a como a barreira de potencial do diodo influi no circuito, não sei responder com certeza.

Como percebe, não nego a tua explicação de que a barreira de potencial do diodo tenha alguma relação com a forma de carregar os capacitores, entretanto, sei que não é disso que depende a carga deles.

No vídeo você poderá ver que no segundo semiciclo positivo D1 não conduz, por causa do C2. Só conduzirá quando C1 estiver carregado o suficiente para superar o polo positivo do C2. Enquanto isso quem está conduzindo é D3!

Bom é isso ai. Espero que mais pessoas digam algo à respeito disso.

Abraços.[YT][/YT]

10 de setembro de 2009

Olá oceano

Vi que você, como já fez o Bcpetronzio, pôs uma mensagem e a retirou. Deduzo que para você o debate terminou. Tudo bem. Este post tem por objetivo corrigir alguns erros que cometi na nossa discussão, para o bem de quem for ler ou está lendo, não quero deixar esses erros de lado. Assim, vou me referir ao que você disse, mas sem o objetivo de reabrir o diálogo.

o problema e que D1 e D3 não conduzem ao mesmo tempo

note que quando D1 conduz a tensão nos seus terminais é de cerca de 0,7v e que esta é a tensão aplicada a todo o circuito a direita de D1

o mesmo se passa com o resto dos ciclos negativos da entrada e logo para D2 e D4

[...]

desculpe mas não esta correcto

um diodo em conduçao comporta-se com uma caracteristica semelhante ao de um zener e mantem nos seus terminais o valor de Vf, aproximadamente 0,7V

veja os datasheets de qualquer diodo

Tudo o que você disse está correto. O diodo D1 limita a tensão do resto do circuito em torno da sua barreira de potencial.

Como dizia durante o papo, tinha dúvidas em descartar a tua explicação. Dai após estudar a aula do prof. Márlio e pôr a resposta, fui estudar novamente os diodos, depois da tua argumentação. Percebi que só tinha mantido na cabeça a ideia de que o diodo comum, diretamente polarizado, conduz e ponto. Revendo, vi que a curva característica do diodo é igual nos dois lados, mudam apenas os valores, as unidades e os sentidos de polarização.

Por curiosidade, pus a curva característica nos dois sentidos, direta e de ponta cabeça para ilustrar o que percebi.

Mas tanto no sentido direto como no inverso o comportamento do diodo é o mesmo. Assim, após uma certa tensão (direta ou invertida) o diodo conduz e "prende" a tensão no valor de tensão de condução, permitindo que corrente maior passe por ele. E o que faz com a tensão restante? Ela se "transforma" em corrente. Fiz uma experiência no protobord com 6V e diodo (1N4001) em paralelo com a fonte e um resistor de 1k. O diodo quase queimou, senti cheiro de queimado, aqueceu terrivelmente (era uma experiência, pois no caso devia ter posto um resistor de 5R ou 6R em série com o diodo para garantir a corrente correta de funcionamento).

Por fim, no caso da minha dúvida, são os capacitores que fazem com que o diodo conduza ou não em sintonia com a polarização do secundário do trafo. É assim que se consegue transferir as cargas entre os capacitores. E eles se carregam conforme uma exponencial de base e. Sem isso, todo o sistema ficaria preso nos 0,7V do diodo D1.

O erro inicial, que me levou a questionar o funcionamento do quadruplicador, foi não ter percebido que C3 também se carregava, não apenas C1, mas numa fração mínima, conforme a curva exponencial a que aludi ainda agora.

É isso ai.

Valeu.

Abs.

P.S. Espero que alguém de "notório saber" possa analisar essa discussão e dizer o que está bem e o que precisa ser corrigido, para não ficar no vazio.