multiplicateur de tension

Un multiplicateur de tension est un circuit électronique passif qui convertit une tension d'entrée CA ou CC pulsée plus faible en une tension de sortie CC plus élevée, généralement plusieurs fois supérieure à la source. Il y parvient en chargeant des condensateurs en série, puis en les connectant en parallèle pendant la décharge, additionnant ainsi efficacement leurs contributions de tension. Le circuit ne nécessite que des diodes et des condensateurs, ce qui le rend peu coûteux à construire, mais soumis à des limites strictes sur le courant de sortie.

La forme la plus courante est le doubleur de tension, qui produit environ le double de la tension d'entrée de crête. Un doubleur demi-onde utilise une diode et deux condensateurs ; un doubleur pleine onde utilise deux diodes et deux condensateurs et fonctionne à partir des deux moitiés d'un cycle CA, offrant une sortie plus lisse. Les multiplicateurs plus élevés, tels que les tripleurs ou les quadrupleurs, ajoutent davantage de paires condensateur-diode en série, bien que les conceptions pratiques dépassent rarement une multiplication de 5x, car l'impédance de sortie augmente fortement et la régulation devient médiocre.

Comment ça marche et où c'est utilisé

Pendant chaque cycle du signal d'entrée, les diodes permettent aux condensateurs de se charger à la tension de crête tout en bloquant le courant inverse. Les diodes agissent comme des portes unidirectionnelles. Lorsque les condensateurs sont agencés de manière à ce que leurs tensions chargées s'additionnent en série, la tension de sortie peut atteindre deux, trois ou quatre fois le pic d'entrée. Cependant, le circuit fournit très peu de courant ; à mesure que le courant de charge augmente, la tension de sortie chute rapidement, car les condensateurs se déchargent entre les cycles de charge et les diodes les empêchent de se recharger assez rapidement.

Les multiplicateurs de tension sont utilisés dans les applications haute tension et faible courant : les écrans à tube cathodique (CRT), les équipements à rayons X, les précipitateurs électrostatiques et certaines anciennes alimentations de photocopieurs. Ils sont également utilisés dans les alimentations de néons et dans les équipements de laboratoire et de test. Les alimentations à découpage modernes ont largement remplacé les multiplicateurs pour la production d'énergie principale, mais les multiplicateurs sont toujours utilisés dans des circuits spécialisés où la simplicité et le faible coût des composants l'emportent sur le besoin d'un courant élevé ou d'une régulation stricte.

Les principaux inconvénients sont une mauvaise régulation de tension sous charge, une impédance de sortie élevée et une sensibilité à la fréquence d'entrée et à la forme d'onde. La tension d'ondulation (la composante CA restante dans la sortie) est substantielle et augmente avec le courant de charge. Étant donné que les condensateurs doivent se charger et se décharger complètement à chaque cycle, les multiplicateurs fonctionnent mal avec des entrées basse fréquence ou CC. Malgré ces limites, le multiplicateur de tension reste une topologie utile dans les niches à faible courant et haute tension où quelques composants simples peuvent remplacer un transformateur et un redresseur.