Dobrador de tensão CMOS (ART1009)

O circuito apresentado dobra a tensão contínua de uma fonte, mas sob regime de baixa corrente, podendo ser usado para polarização e outras aplicações semelhantes de baixo consumo. O circuito tem por base quatro portas NAND de um CMOS 4093 e pode funcionar com tensões de alimentação de 5 a 12 volts.

Este tipo de projeto pode ser encontrado numa variação com outro integrado no ART420.

Dobrar uma tensão contínua sem usar transformador é algo que muitos leitores talvez sintam dificuldades em fazer. No entanto, se você necessitar de uma tensão contínua sob regime de corrente muito baixa, para efeito de polarização, por exemplo, a solução pode estar no circuito que apresentamos neste artigo.

O que este circuito faz é gerar um sinal retangular que aplicado a um dobrador com diodos e capacitores permite elevar a tensão contínua para as aplicações desejadas.

O circuito é muito simples e sua configuração básica pode ser transferida para casos em que se necessite de maior potência utilizando-se etapas apropriadas de amplificação, por exemplo, com transistores.

COMO FUNCIONA

Para poder usar a configuração dobradora de tensão com dois diodos e dois capacitores, é preciso ter um sinal variável que no caso é gerado por um oscilador.

O oscilador usa uma das quatro portas disparadoras disponíveis num circuito integrado 4093B. Para gerar um sinal na faixa de áudio temos a frequência determinada pelos componentes R1 e C1.

O sinal retangular do oscilador é amplificado digitalmente pelas outras três portas do mesmo circuito integrado sendo então enviado ao circuito dobrador.

Quando a saída dos inversores está no nível alto, o capacitor C3 carrega-se via D1 e D2 com a tensão de alimentação Vcc.

Em seguida, quando as saídas dos integrados inversores vão ao nível baixo, o capacitor C2 se carrega através de D1 com a tensão de alimentação.

Observamos então que a carga ligada à saída, na prática fica em série com os dois capacitores de modo que nela aparece a tensão somada dos dois capacitores que, então, ao alimentá-la aplicam a tensão de alimentação dobrada.

O processo de carga e descarga dos capacitores através da carga é constante e simultâneo de modo que temos na saída uma tensão permanente equivalente à soma das tensões dos capacitores ou o dobro da tensão de alimentação.

Evidentemente, como o circuito é de baixa potência, a corrente disponível é muito baixa. Assim, até algumas centenas de microampères o circuito pode fornecer, mas nada além disso. Daí indicarmos que esta configuração se aplica apenas a circuitos externos de muito baixo consumo ou polarização.

Em lugar do oscilador com os quatro inversores CMOS do 4093, o leitor pode partir para o uso de integrados equivalentes que também possam ser usados como osciladores.

Um exemplo está no uso de seis inversores CMOS disparadores, caso em que um deles pode ser usado como oscilador e os outros 5 como amplificadores digitais, conforme mostra a figura 1.

Usando seis inversores do 4049

Datasheet do 4049

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama completo do dobrador de tensão.

Circuito completo do dobrador de tensão.

A disposição dos componentes na placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.

sugestão de placa.

Será interessante usar soquete para o circuito integrado, para maior segurança e facilidade de troca.

Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de acordo com a tensão usada na alimentação e os diodos admitem equivalentes.

O resistor é de 1/8 W e o capacitor C1 tanto pode ser de poliéster como cerâmico.

PROVA E USO

Basta ligar o circuito à alimentação. Na medida com um multímetro de alta sensibilidade deve ser constatada uma tensão próxima do dobro da tensão de alimentação na saída.

No entanto, se for usado um multímetro de menor sensibilidade (menos de 50 000 Ω por volt) a própria presença do multímetro carrega o circuito, caso em que teremos uma indicação de tensão abaixo da normal.

Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho na aplicação desejada.