Resultados inesperados do multiplicador de tensão

Eu precisava de uma fonte de alta tensão (500VDC) para testar um circuito. Para conseguir isso, meu mentor me instruiu a construir um dobrador de tensão, que eu usaria com 250VCA. Eu escolhi usar um retificador de meia onda simples, como mostrado abaixo.

Os diodos são 1N4007's. Os únicos capacitores de alta tensão disponíveis eram tampas não polarizadas de 2,2nF 2KV. 2.2nF não é muito, mas não tenho outras opções aqui. Eu o construí na formação acima, com os nós a alguns centímetros de distância.

Quando se tratava de testes, no entanto, os resultados não eram o que eu esperava. Coloquei 29VAC na entrada, mas obtive apenas 35VDC. Eu fiz alguns testes, e foi isso que eu encontrei:

Eu então construí um quadruplicador para fazer mais testes, e é isso que eu tenho:

Muito surpreso, meu mentor e eu fizemos uma simulação de LTspice dos circuitos, que se comportou como originalmente esperado. Aqui estão as capturas de tela:

Como você pode ver, estou testando a tensão na entrada e na saída.

Por que meus circuitos não funcionaram?

Entendo que os modelos SPICE usam componentes ideais, mas mesmo assim, por que a simulação difere tanto do que eu tenho na vida real?

voltage-doubler

O que não está em sua simulação é a impedância de 10 Mohm do seu multímetro. Isso é relevante? Calcule a impedância de um capacitor de 2,2 nF a 60 Hz e veja o que você obtém.

— Bimpelrekkie 04/10/19

Eu não pensei nisso. 2.2nF @ 60Hz é 1.2Mohm. Como o fato de ser DC de meia onda na maioria dos limites muda as coisas?

@Bimpelrekkie, adicionei isso à simulação e ela se comportou de maneira muito semelhante às minhas medições. Parece que você me deu a resposta, obrigado! Se você gostaria de escrever uma resposta completa, ficaria feliz em aceitá-la.

1.2 Mohm é para uma onda senoidal pura. Se você está perguntando sobre a impedância de um seno de meia onda, é muito amplo para responder aqui. Isso envolveria harônica e análise espectral, não há resposta fácil. Mas adicione a resistência do multímetro na simulação e veja o que acontece.

— Bimpelrekkie 04/10/19

O que não está em sua simulação é a impedância de 10 Mohm do seu multímetro.

Mas 10 Mohm é uma resistência bastante alta, então é relevante?

Calcule a impedância de um capacitor de 2,2 nF a 60 Hz e observe como ele é de cerca de 1,2 Mohm, isso é bastante relevante em comparação com 10 Mohm. Além disso, os capacitores são mais ou menos em série.

— Bimpelrekkie
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