duplo do dobrador de tensão

Os dobradores de tensão, como os que se aproximam de um estágio dos multiplicadores Cockroft-Walton, são bem conhecidos. Eles permitem dobrar a tensão de uma entrada CA e podem ser úteis na saída de um transformador, por exemplo. Obviamente, o preço é que a corrente de saída é metade da corrente de entrada. Minha pergunta é: existe um circuito (esperançosamente analógico e passivo), não um transformador, que execute a tarefa dupla: inserir uma corrente CA e emitir uma corrente CA (ou mesmo CC) com metade da tensão de entrada e duas vezes a corrente de entrada.

INSIGHT: basta encontrar uma maneira de carregar 2 capacitores em série e descarregá-los em paralelo.

Você pode construir esse circuito, mas ele requer algum dispositivo ativo. Você não pode fazer isso apenas com diodos e capacitores. Aqui está um divisor por oito que recebe a rede elétrica CA como entrada e gera DC. Possui cerca de 85% de eficiência em 4W. Pode ser aprimorado de várias maneiras, mas, como é, é bem simples:

R10 é a carga. Neste exemplo, ele consome cerca de 4W com entrada de 220VCA (a tensão de saída é de aproximadamente 32V). Você não pode desenhar muito mais sem a eficiência cair drasticamente.

Eis como funciona: quando a entrada AC seno é positiva, o PMOS está bloqueando e os oito capacitores em série são carregados pelo diodo superior D30 e todos os shottkies (PMEG6030) em série (os outros diodos não estão conduzindo). Portanto, cada capacitor acaba sendo carregado no VIN / 8. Quando o seno é negativo, o D30 para de conduzir, mas o PMOS conduz. Isso torna todos os MMDB3004 condutores e os oito capacitores ficam paralelos. A carga é então transferida para o capacitor de saída C4.

Isso, de fato, funciona exatamente como uma bomba de carga. Você pode dividir o que quiser em vez de oito, ajustando o número de capacitores e diodos. Obviamente, a eficiência será afetada se houver muitas.

Este circuito está trabalhando em meia onda (metade para carregar e outra para descarregar). Seria possível fazê-lo funcionar em plena onda, mas se tornaria muito mais complicado.

Observe também que a escolha dos componentes é crítica. Todos os diodos, exceto os espingardas em série, devem suportar a tensão da rede. Os shottkies e os capacitores devem suportar a tensão máxima de saída (tensão de entrada dividida por oito). O PMOS deve suportar a tensão da rede e ter um RDSon relativamente baixo; caso contrário, a eficiência cai muito. R1 deve ser classificado para tensão de rede.

Finalmente, do ponto de vista da segurança, eu não recomendaria este circuito, pois não há isolamento. Além disso, o tamanho de cada componente não o torna mais compacto do que um pequeno transformador. Provavelmente também não é mais barato, dado o número de componentes necessários (ao dividir por uma alta taxa) e o mosfet necessário (seria possível reverter todo o circuito e usar um fet de canal N mais barato). Em suma, esse circuito certamente não é a melhor escolha, na verdade.

Talvez usando um dual do capacitor? Algo assim:

Conceitualmente, enquanto o capacitor no duplicador de tensão mantém uma tensão em um nó que nunca chega a zero, nesse circuito a indutância armazena energia e mantém uma corrente em um ramo que nunca chega a zero.

A corrente média em ${L_1}$ nesta imagem é 1,5 vezes o ${I_{D1}}$ (a corrente média em $D_1$ é 1,6A), mas se reduzirmos a ondulação, a corrente retificada ficaria em torno de 3,2A, $I_{L1} = 3.2{\text{A}} = 2* \overline{I_{D1}}$.
A questão é: como podemos reduzir a ondulação?

Ngspice me deu resultados semelhantes.