Multiplicadores de tensión

A veces hay cargas que necesitan una tensión muy alta y que absorben una corriente pequeña

EJEMPLO: Tubo de rayos catódicos (TV, monitor de ordenador, osciloscopio).
Entonces hay que elevar la tensión de la red. Primero se pone un transformador elevador con todos los diodos y condensadores que necesite.

Y tenemos un rizado casi nulo.
El mayor problema es que el transformador elevador sería muy voluminoso porque necesitaría muchas espiras, además el campo eléctrico sería grande, VIP del diodo también (VIP = 2V_pico = 2·933 = 1833 V en inversa), mucha tensión en el C, etc...
Por eso no se usa un transformador elevador sino que se utiliza un multiplicador de tensión. Hay varios tipos de multiplicadores de tensión, nosotros analizaremos estos cuatro:

• El Doblador de tensión
• El Doblador de tensión de onda completa
• El Triplicador
• El Cuadriplicador

Doblador de tensión

Para comenzar a analizar este tipo de circuitos es interesante tener en cuenta este truco.
Truco: Empezar en el semiciclo (malla) donde se cargue un solo condensador.

Entonces nos queda de esta forma si ponemos la carga en C2:

La masa se coloca en la borna negativa del condensador
Y se carga C2 a 622 V. Y como se ve, si se conectan las bornas a C2, esto es un doblador de tensión. Como la corriente de descarga es pequeña, el C2 se descarga despacio con una constante de tiempo de valor:

Resumiendo tenemos:

Como es de 50 Hz se puede decir que es un "Doblador de tensión de media onda". Si cambiamos un poco el circuito tendremos otro ejemplo:

Doblador de tensión de onda completa
Quitamos la carga para analizarlo. Pulsar doblemente el la imagen para ver su comportamiento:

Como ya se ha dicho antes empezamos por donde halla un solo condensador.

Si representamos V_L en función del tiempo.

Primero uno luego el otro, se van turnando los 2 condensadores, como cada uno es de 50 Hz los 2 a la vez son 100 Hz.
Este circuito tiene una ventaja respecto al anterior: El rizado es más pequeño. La desventaja radica en que no sabemos donde colocar la masa, en el caso anterior lo teníamos fácil, pero ahora si ponemos debajo de R_L no hay ninguna borna de la red a masa.
Si conectamos una carga también a masa puede haber un cortocircuito. Hay que andar con cuidado al usar ese circuito.
Triplicador

Al de media onda se le añade algo.
El principio es idéntico: Semiciclo negativo se carga C1, semiciclo positivo se carga C2 a 622 V, semiciclo negativo se carga C3 a 622 V, 2 veces el pico.
Ahora elegimos las bornas para sacar:

Con esto se puede hacer un doblador y un triplicador dependiendo de donde se colocan las bornas. Y tenemos 933 V a la salida.
El truco consiste en que la cte de tiempo de descarga sea:

Y si a este circuito se le añade una etapa más (diodo y condensador) se convierte en un cuadriplicador.
Cuadriplicador
Es como los anteriores, y la tensión se toma como se ve en la figura:

Simulación

Es un cuadriplicador de tensión de media onda.

Los diodos se suponen ideales (1ª Aproximación).

Solo hay que pulsar la tecla "Empezar" y comenzara el proceso de carga de los diodos en sucesivos circuitos equivalentes. Se puede observar si los diodos están en ON o en OFF, al igual que se ve el valor de la carga de los condensadores.

Si se pulsa el botón de "Pausa", el proceso se congelara hasta que pulsemos "Continua".

Aplicación: Estos circuitos que hemos visto sirven para conseguir unas tensiones grandes y por ello se pueden usar en los "Tubos de Rayos Catódicos".

Los electrones deben ser acelerados para chocar con la pantalla a una velocidad muy grande, se excita un electrón de fósforo y al volver cede energía en forma de luz. Para acelerar los electrones hace falta una tensión muy grande para que cojan velocidad.