Estudo de Multiplicadores de Tensão a Diodos e Capacitores

Resumo

Estudo comparativo de retificadores multiplicadores de tensão para constituírem, com osciladores
Royer ressonantes, fontes de alta tensão adequadas para detectores do tipo RPC. O estudo foi feito
através de simulações com LTSPICE, e medidas em protótipos baseadas nas simulações. O projeto
ficou restrito aos componentes disponíveis: diodos UF4007 (1kV, 1A), capacitores de 1nF e 10kV, é a
retificação de meia onda, dada a pequena carga e para economizar componentes. Para evitar ruptura
elétrica dos diodos, a tensão de entrada deve se manter abaixo de 500V, que para ser multiplicada
na saída para 6 a 10 kV com economia, requer que os circuitos sejam de maior fator multiplicativo
possível nas condições operacionais tanto do conversor CC- CA a oscilador Royer quanto do detector
RPC. Um multiplicador paralelo foi capaz de gerar 6kV com 13 estágios diodo-capacitor e 10kV
com 22 estágios, mostrando maior fator de multiplicação de tensão e maior capacidade de carga.
Com um estágio inicial dobrador de tensão em onda completa e com mais 2 estágios, manteve o
desempenho oferecendo uma carga capacitiva 6 vezes menor ao oscilador. Uma versão híbrida da
NASA foi testada junto com outra modificada com o primeiro estágio sendo também um retificador
de onda completa. Ambos circuitos geraram 6kV com 14 estágios, e para 10kV a versão modificada
precisou de 26 estágios. A versão híbrida tem a vantagem sobre a paralela de ter tensões menores
nos capacitores e menores correntes nos diodos, sendo uma carga mais leve para o oscilador. O
multiplicador serial foi capaz de fornecer 6kV mas não 10kV, o que foi conseguido por uma versão
serial com dobrador de onda completa.