MX2015003214A - Sistema y metodo para ensamblar un amplificador de voltaje. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un amplificador de voltaje que incluye una primera fila y una segunda fila que tiene cada una, una primera o segunda pluralidad respectiva de condensadores que se disponen de manera colineal. Los condensadores de la primera fila comprenden las primeras terminales y los condensadores de la segunda fila comprenden las segundas terminales. La primera fila y la segunda fila son paralelas entre sí a lo largo de los ejes longitudinales y laterales. Una tercera fila tiene una primera pluralidad de diodos y una cuarta fila tiene una segunda pluralidad de diodos, cada fila colocada transversalmente a la primera fila y que se sitúa por encima de la primera y segunda filas a lo largo del eje vertical. Los primeros diodos se colocan paralelos entre sí a lo largo de los ejes longitudinal y lateral, y los segundos diodos son paralelos entre sí a lo largo de los ejes longitudinal y lateral y se colocan transversalmente a, y por encima de, la primera pluralidad a lo largo del eje vertical. Los diodos y los condensadores se conectan directa y físicamente utilizando los cables eléctricos respectivos.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA ENSAMBLAR UN AMPLIFICADOR DE VOLTAJE REFERENCIA CRUZADA CON LAS SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente no provisional de E.U. No. 13/964,841 con el título “Sistema y método para ensamblar un amplificador de voltaje”, presentada el 12 de agosto de 2013, que se incorpora en el presente documento como referencia en su totalidad, y que reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente provisional de E.U. No. de Serie 61/701,285, con el título “Sistema y método para ensamblar un amplificador de voltaje”, presentada el 14 de septiembre de 2012, que se incorpora por este medio como referencia en su totalidad.

ANTECEDENTES La invención se relaciona en general con los componentes electrónicos que tienen diodos y condensadores, y, de manera más particular, con amplificadores de voltaje en cascada.

Loa amplificadores de voltaje, de manera específica los multiplicadores de voltaje, son circuitos eléctricos que convierten corriente alterna (CA) con un voltaje menor, en una corriente continua (CC) con un voltaje mayor. Los amplificadores de voltaje tienen una amplia variedad de usos, tales como voltajes relativamente bajos en los aparatos domésticos, o extremadamente altos voltajes en las instalaciones de pruebas de seguridad para rayos. Los amplificadores de voltaje comunes a menudo contienen muchos componentes electrónicos (por ejemplo, condensadores y diodos), por lo que requieren de un método para conectar y proteger cada uno de los componentes. A medida que se incrementa el deseo por equipos más pequeños y más ligeros que emplean amplificadores de voltaje (por ejemplo, pistolas de rociado electrostático), es deseable reducir el tamaño y el peso de los conjuntos de amplificador de voltaje mismos, al tiempo de incrementar o mantener la confiabilidad de los amplificadores de voltaje.

BREVE DESCRIPCIÓN En una modalidad, un amplificador de voltaje incluye una primera fila que tiene una primera pluralidad de condensadores que se disponen de manera colineal, en donde cada condensador de la primera fila tiene una primera terminal. Además, el amplificador de voltaje incluye una segunda fila horizontalmente paralela a la primera fila. La segunda fila tiene una segunda pluralidad de condensadores que se disponen de manera colineal, y cada condensador de la segunda fila tiene una segunda terminal. El amplificador de voltaje incluye una tercera fila que tiene una primera pluralidad de diodos, que se coloca transversalmente a la primera fila y que se sitúa verticalmente por encima de la primera y segunda filas. Por otra parte, los diodos de la primera pluralidad de diodos se colocan horizontalmente paralelos entre sí. El amplificador de voltaje incluye una cuarta fila que tiene una segunda pluralidad de diodos transversalmente a la primera fila y que se sitúa verticalmente por encima de la tercera fila. Los diodos de la segunda pluralidad de diodos se colocan horizontalmente paralelos entre sí y se colocan transversalmente a un diodo respectivo de la primera pluralidad de diodos. Además, el amplificador de voltaje incluye una primera pluralidad de cables eléctricos, que se configura para conectar directa y físicamente la primera pluralidad de condensadores con la primera y segunda pluralidades de diodos. Además, el amplificador de voltaje incluye una segunda pluralidad de cables eléctricos que se configura para conectar directa y físicamente la segunda pluralidad de condensadores con la primera y segunda pluralidades de diodos.

En una segunda modalidad, un método para la fabricación de un amplificador de voltaje incluye colocar un primer diodo verticalmente sobre un primer condensador. El método también incluye acoplar directa y físicamente el primer diodo a una primera terminal que se sitúa en el primer condensador, utilizando un primer cable que se sitúa en el primer diodo. Además, el método incluye acoplar directa y físicamente el primer diodo a una segunda terminal que se sitúa en el segundo condensador utilizando un segundo cable que se sitúa en el primer diodo. Por otra parte, el primer diodo está polarizado directamente en una primera dirección. El método también incluye colocar un segundo diodo verticalmente por encima y se coloca transversalmente al primer diodo con el segundo diodo polarizado directamente en una segunda dirección. El método incluye además acoplar directa y físicamente el segundo diodo con la primera terminal utilizando un tercer cable que se sitúa en el segundo diodo. Además, el método incluye acoplar directa y físicamente el segundo diodo a una tercera terminal que se sitúa en el segundo condensador utilizando un cuarto cable que se sitúa en el segundo diodo. Además, el método incluye disponer el primer condensador en una primera fila y el segundo condensador en una segunda fila.

En una tercera modalidad, un dispositivo electrónico incluye una placa de circuitos impresos y un amplificador de voltaje que se configura para acoplarse a la placa de circuitos impresos. El amplificador de voltaje incluye una o más etapas con cada etapa que se configura para proporcionar un voltaje de salida de aproximadamente el doble de un voltaje de entrada. Cada etapa comprende una pluralidad de diodos, una pluralidad de condensadores que se disponen en una primera fila y una segunda fila, una pluralidad de uniones que conectan directa y físicamente el primer cable del diodo con la primera terminal, un nodo de entrada que se conecta directa y físicamente con la placa de circuitos impresos, y un nodo de salida que se conecta directa y físicamente con la placa de circuitos impresos. Por otra parte, cada pluralidad de diodos incluye un cuerpo del diodo, un primer cable del diodo, y un segundo cable del diodo. Además, cada pluralidad de condensadores incluye un cuerpo del condensador, una primera terminal y una segunda terminal. El primero y segundo cables del diodo de cada diodo, proporcionan un marco para las uniones del amplificador de voltaje. El primer cable del diodo conecta directa y físicamente una o más terminales dentro de la primera fila y el segundo cable del diodo conecta directa y físicamente una o más terminales dentro de la segunda fila. Cada unión acopla una primera terminal de uno de la pluralidad de condensadores, con una segunda terminal de un condensador adyacente con dos diodos de la pluralidad de diodos. Además, cada una de las uniones está lejos de la placa de circuitos impresos.

DIBUJOS Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada sea leída con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales los caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en donde: La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra una modalidad de un multiplicador de voltaje; La Figura 2 es una vista en perspectiva de una modalidad del multiplicador de voltaje en una placa de circuitos impresos; La Figura 3 es una vista superior de una otra modalidad del multiplicador de voltaje que se ensambla sin una placa de circuitos impresos; La Figura 4 es una vista lateral de una conexión de dos condensadores en el multiplicador de voltaje de la Figura 3, que ilustra una orientación de dos diodos con respecto a los condensadores; La Figura 5 es una vista lateral de una modalidad del multiplicador de voltaje de la Figura 3 con los diodos omitidos con fines de claridad; y La Figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra un método para la fabricación del multiplicador de voltaje de la Figura 3.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Una o más modalidades específicas de la presente divulgación serán descritas más adelante. En un esfuerzo para proporcionar una descripción concisa de estas modalidades, no podrán ser descritas todas las características de una implementación real en la especificación. Debe tenerse en cuenta que en el desarrollo de cualquier aplicación real, como en cualquier proyecto de ingeniería o diseño, se deben tomar numerosas decisiones específicas de la aplicación, para lograr los objetivos específicos de los desarrolladores, como el cumplimiento de las restricciones relacionadas con el sistema y el negocio, que pueden variar de una aplicación a otra. Por otra parte, se debe apreciar que tal esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y consumir mucho tiempo, pero no obstante, sería una tarea rutinaria de diseño, fabricación, y manufactura para aquellos con una pericia ordinaria que tengan el beneficio de esta divulgación.

Cuando se introducen elementos de diversas modalidades de la presente divulgación, los artículos "un", “uno”, "una", "el", "la" y "dicho" se pretende que signifiquen que hay uno o más de los elementos. Los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" pretenden ser inclusivos y significan que puede haber elementos adicionales distintos de los elementos enumerados. Los ejemplos de los parámetros de funcionamiento y/o las condiciones ambientales, no son exclusivos de otros parámetros/condiciones de las modalidades divulgadas.

Diversas modalidades de la presente divulgación incluyen un amplificador de voltaje en cascada dentro de un conjunto de amplificador de voltaje. El conjunto de amplificador de voltaje recibe un voltaje de CA y convierte el voltaje de CA en un voltaje mayor de CC. Como se discute en detalle más adelante, ciertas modalidades del conjunto de amplificador de voltaje incluyen múltiples condensadores y diodos que se disponen en una configuración de generador Cockroft-Walton. Los condensadores y los diodos se acoplan directa y físicamente utilizando los cables de los condensadores y/o los diodos en lugar de soldar cada componente a una placa de circuitos impresos. Al utilizar los cables del condensador y/o los cables del diodo para hacer conexiones, en lugar de utilizar una placa de circuitos impresos para conectarse con cada componente eléctrico individual (por ejemplo, condensador o diodo), el conjunto de amplificador de voltaje puede hacerse más pequeño y/o más ligero que el amplificador de voltaje, proporcionando nodos de entrada/salida para los conjuntos de amplificador de voltaje que requieren conexiones de placa de circuitos impresos entre cada uno de los componentes individuales. Además, al omitir la conexión de placa de circuitos impresos entre cada uno de los componentes individuales, el conjunto de amplificador de voltaje puede recubrirse con un recubrimiento protector antes de conectar el amplificador de voltaje con una placa de circuitos, para reducir la descarga disruptiva en los componentes individuales. Además, diversas modalidades del conjunto de amplificador de voltaje permiten la repetición de los subconjuntos (por ejemplo, etapas) para lograr una proporción deseada de voltaje de salida a voltaje de entrada, en lugar de que se restrinja por el tamaño de la placa de circuitos impresos. Por último, al realizar la construcción de los circuitos del amplificador de voltaje sin una placa de circuitos impresos, el proceso puede completarse en una ubicación, lo que de este modo reduce problemas de fabricación posteriores tales como la contaminación en la superficie o humedecer las placas impresas, uniones de soldadura afiladas, y limpieza de contacto (por ejemplo, eliminar el residuo del fundente).

En cuanto a los dibujos, la Figura 1 es una vista esquemática de una modalidad de un amplificador de voltaje 10. La modalidad ilustrada del amplificador de voltaje 10 es un multiplicador Cockroft-Walton, pero ciertas modalidades pueden incluir cualquier amplificador de voltaje que tenga condensadores y diodos, tal como un multiplicador Greinacher u otros circuitos electrónicos, adecuados para amplificar voltajes. El amplificador de voltaje 10 tiene múltiples condensadores 12 y diodos 14. Los condensadores pueden ser cualquier tipo de condensador adecuado para la amplificación del voltaje, tales como condensadores de cerámica. Como puede apreciarse, los condensadores 12 y los diodos 14 se disponen en una o más etapas 16. En la modalidad ilustrada, el amplificador de voltaje tiene 3 etapas, pero otras modalidades del amplificador de voltaje 10 pueden tener 1, 2, 3, 4, 5, 6, o más etapas. Como se discute más adelante y como un experto ordinario podría apreciar, cada etapa 16 aproximadamente duplica el voltaje de un voltaje de entrada 18. El voltaje de entrada 18 puede ser cualquier entrada adecuada de CA tal como 5V, 10V, 15V, 20V, 25V, 5kV, 10kV, 15kV, 20kV, 25kV, o mayor que se proporciona desde un generador, transformador, u otra fuente adecuada. El amplificador de voltaje 10 incluye además una conexión IFBD (corriente de entrada de diagrama de bloques de función, por sus siglas en inglés) 20 y una conexión a tierra 22.

Como puede apreciarse, cuando la entrada de CA 18 alcanza un pico negativo, la entrada 18 carga el condensador 12a en una etapa 16a. Cuando la polaridad de la entrada de CA 18 se invierte, el condensador 12a descarga y llena el condensador 12b en la etapa 16 a aproximadamente dos veces la carga del primer condensador. Cuando la entrada de CA invierte de nuevo la polaridad, el condensador 12b, y por lo tanto la etapa 16a, descarga un voltaje de aproximadamente dos veces el voltaje de entrada. Este voltaje a continuación puede hacerse pasar a lo largo del amplificador de voltaje 10 aumentado adicionalmente por las etapas 16b y 16c. En consecuencia, el amplificador de voltaje 10 suministraría un voltaje de salida 24 que es dos veces la amplitud del voltaje de entrada 18 multiplicado por el número de etapas 16 (suponiendo condiciones perfectas e ignorando la disipación de energía a través del sistema). De manera específica, la modalidad ilustrada del amplificador de voltaje 10 produciría un voltaje de salida 24 de aproximadamente 6 veces el voltaje de entrada 18. Por ejemplo, si el voltaje de entrada 18 fuera de 10kV, el voltaje de salida 24 sería de aproximadamente 60kV. En otras modalidades, el número de etapas 16 y la amplitud del voltaje de entrada 18 pueden seleccionarse de tal manera que el voltaje de salida sea -100V, 45kV, 65kV, 85kV, 100kV, un voltaje por encima de 100kV, o cualquier subconjunto de voltajes entre los mismos.

El voltaje de salida 24 puede entonces suministrarse a cualquier circuito electrónico adecuado, ya sea dentro de un dispositivo electrónico que incluye el amplificador de voltaje 10 o a un circuito electrónico separado del amplificador de voltaje. Por último, la modalidad ilustrada del amplificador de voltaje 10 incluye un resistor 26 que puede representar una carga o resistencia de la línea en el amplificador de voltaje 10, o dentro de un dispositivo electrónico que utilice el amplificador de voltaje 10. También, como puede apreciarse, otros diversos componentes eléctricos que se conocen en la téenica pueden conectarse con el amplificador de voltaje 10 para filtrar señales, regular voltajes, regular la corriente, u otros controles adecuados del circuito eléctrico.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de una modalidad del amplificador de voltaje 10, que tiene cada diodo 14 y condensador 12 conectados directa y físicamente con una placa de circuitos 30. La placa 30 puede ser una placa de circuitos impresos dentro de un dispositivo electrónico que utiliza el multiplicador de voltaje mientras realiza funciones adicionales para el dispositivo electrónico, o puede ser un componente electrónico que se dedica únicamente a la amplificación del voltaje. Por ejemplo, la placa 30 puede ser una placa de circuitos impresos que controla el flujo a través de un sistema de rociado electrostático, y que se sitúa dentro de una pistola de rociado para el sistema de rociado electrostático. En otras modalidades, la placa 30 puede dedicarse únicamente a proporcionar un lugar para el amplificador de voltaje 10. Por otra parte, la modalidad actual solamente muestra una etapa 16 del amplificador de voltaje 10, pero la placa 30 puede acoplarse a 2, 3, 4, o más etapas, dependiendo del voltaje de salida deseado 24 del amplificador de voltaje 10 en relación con el voltaje de entrada deseado 18.

En la modalidad ilustrada, la placa de circuitos impresos 30 proporciona apoyo estructural a los condensadores 12 y los diodos 14 conectando los condensadores 12a y 12b y los diodos 14a, 14b, y 14c a la placa de circuitos impresos 30 por medio de los dispositivos de unión 32. En ciertas modalidades, cada dispositivo de unión 32 puede ser almohadillas, orificios, u otro conector adecuado que se configura para recibir un cable del condensador 34 y/o un cable del diodo 36. En algunas modalidades, la placa 30 puede incluir los dispositivos de unión 32 que combinan múltiples tipos de conexiones (por ejemplo, orificios y cojinetes). Por ejemplo, cuando se usan condensadores grandes, pueden utilizarse teenologías de orificio pasante para acoplar un condensador 12 a la placa 30, mientras se utiliza el montaje de superficie para acoplar un diodo 14 a la placa 30. En cada modalidad, los cables del condensador 34 y los cables de diodo 36 se sueldan a la placa 30 en los dispositivos de unión 32, ya sea en la superficie, dentro del orificio, o en la superficie opuesta de la placa 30.

Además de proporcionar apoyo estructural a los condensadores 12 y los diodos 14, la placa 30 interconecta eléctricamente los condensadores 12 y los diodos 14 utilizando trazas de señal 38. La modalidad ilustrada incluye trazas de señal prácticamente en forma de y para la etapa 16, pero otras modalidades pueden incluir cualquier forma adecuada para conectar los diodos 14 y los condensadores 12 en el amplificador de voltaje 10.

La Figura 3 es una vista superior de otra modalidad del amplificador de voltaje 10 que se ensambla sin una placa de circuitos impresos, protoplaca, u otros métodos de interconexión con placas. Para los fines de la discusión, se puede hacer referencia a un eje longitudinal 40, un eje vertical 42, y un eje lateral 44 con el plano horizontal que se forma mediante la intersección del eje longitudinal 40 y el eje lateral 44. Como se ilustra cada uno de los condensadores 12 se disponen en una primera fila 50 y una segunda fila 52. Las filas se disponen de tal manera que un espacio de la fila 54 existe entre la primera fila 50 y la segunda fila 52. En ciertas modalidades, el espacio 54 puede ser entre 0.0762 y 0.1778 cm, entre 0.127 y 0.152 cm, o cualquiera de sus subconjuntos. Además, de los condensadores 12, en cada una de las filas incluyen una unión del condensador 56. Cada unión del condensador 56 puede diseñarse para mantener una distancia deseada para espaciar los condensadores para limitar la descarga disruptiva del voltaje y/o la transferencia de calor. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la unión del condensador 56 puede seleccionarse para estar entre 0.25 y 0.32 cm, entre 0.0127 y 0.33 cm, entre 0.0127 y 0.508 cm, o cualquiera de sus subconjuntos. Esta distancia puede mantenerse mediante un espaciador, un cable del condensador 34, o un cable de diodo 36. Además, cada uno de los condensadores 12 se conecta eléctricamente con el condensador adyacente 12 en la misma fila (por ejemplo, primera fila 50). Esta conexión eléctrica puede realizarse mediante contacto físico entre las terminales en los condensadores 12, un espaciador, un cable del condensador 34, o un cable de diodo 36. Las filas 50 y 52 se interconectan electricamente a través de múltiples diodos 14. De manera específica, cada unión del condensador 56 se acopla con dos diodos 14 cada uno polarizado en direcciones opuestas. En otras palabras, una diodo 14 se polariza hacia la unión 56, y el otro diodo se polariza 14 apartándose de la unión 56.

Como se discute en detalle más adelante, los cables de diodo 36 o los cables del condensador 36 pueden usarse para interconectar los condensadores 12 y los diodos 14 para proporcionar un marco de esqueleto para el amplificador de voltaje 10, lo que proporciona al menos algún apoyo estructural para el amplificador de voltaje 10. Como se discute más adelante, en algunas modalidades, este apoyo estructural puede reforzarse adicionalmente mediante otros materiales (por ejemplo, recubrimiento epóxico).

La Figura 4 es una vista lateral de una etapa 16 del amplificador de voltaje 10 de la Figura 3. La etapa 16 incluye dos condensadores tales como el primer condensador 60 y el segundo condensador 62. Los condensadores representan a los condensadores 12 en la etapa 16 que se sitúa en cada una de las filas (por ejemplo, primera fila 50 y la segunda fila 52). De manera específica, el primer condensador 60 puede situarse en la primera fila 50, y el segundo condensador 62 puede situarse en la segunda fila 52. La etapa 16 incluye además tres diodos, aunque, como se ilustra en la Figura 1, algunos diodos pueden compartirse entre múltiples etapas 16. La etapa que se ilustra 16, ilustra un primer diodo 64, un segundo diodo 66, y un tercer diodo 67 que se sitúan detrás, en la dirección lateral 44 y paralelos al primer diodo 64 en una dirección horizontal (por ejemplo, el plano que intersecta la dirección longitudinal 42 y la dirección lateral 44). Además, el primer condensador 60 tiene una primera terminal 68 con una primera terminal posterior 69 que se disponen en los extremos opuestos del primer condensador 60. Del mismo modo, el segundo condensador 62 tiene una segunda terminal 70 y una segunda terminal posterior 71 que se disponen en los extremos opuestos del segundo condensador 62. Por otra parte, el primer diodo 64 tiene un primer cable 72 y un segundo cable 74, y el segundo diodo 66 tiene un tercer cable 76 y un cuarto cable 78. Además, el tercer diodo 67 tiene un quinto cable 80 y un sexto cable 82.

El primer cable 72 del primer diodo 64 se conecta eléctricamente con la primera terminal 68, y el primer diodo está polarizado eléctricamente de manera inversa con respecto a la primera terminal 68. El segundo cable 74 se conecta eléctricamente con la segunda terminal 70. Del mismo modo, el tercer cable 76 del segundo diodo 66 se acopla eléctricamente con la primera terminal 68, y el segundo diodo 66 está polarizado directamente con respecto a la primera terminal 68. El cuarto cable 78 se acopla eléctricamente con la segunda terminal posterior 71. Por último, el quinto cable 80 se acopla con la primera terminal posterior 69 y el sexto cable 82 se acopla con la segunda terminal posterior 71. Por otra parte, el tercer diodo 67 está polarizado directamente con respecto a la segunda terminal posterior 71. Además, el tercer diodo 67 es físicamente paralelo con el primer diodo 64 de tal manera que el primer diodo 64 y el tercer diodo forman una fila de diodos 14 dentro del amplificador de voltaje 10. En diversas modalidades, cada uno de los cables puede conectarse eléctricamente con una terminal respectiva utilizando diversas téenicas de soldadura que se conocen en la técnica, tales como soldadura por reflujo, soldadura por ola, soldadura manual, soldadura infrarroja, soldadura por láser, o alguna de sus combinaciones. De manera alternativa o adicional, alguna modalidad puede formar las conexiones eléctricas utilizando soldadura en frío, o adhesivos conductores (por ejemplo, epoxi conductor), o adhesivos no conductores.

La Figura 5 es una vista lateral de una modalidad del multiplicador de voltaje de la Figura 3 con los diodos individuales 14 omitidos con fines de claridad. La modalidad ilustrada del amplificador de voltaje 10 muestra la primera fila 50 con la segunda fila 52 que se sitúa paralela a y detrás de la primera fila 50. Los cables de diodo 36 permanecen en la Figura 5 para ilustrar la interconexión de los diodos 14 y los condensadores 12 dentro de cada fila. Como puede apreciarse, cada cable del diodo 36 se conecta con una unión del condensador que conecta las terminales para dos condensadores. Como puede apreciarse, los cables de diodo 36 proporcionan apoyo estructural a la estructura además de proporcionar conectividad eléctrica entre los diodos 14 y los condensadores 12. En otras palabras, un cable del diodo 34 conecta eléctricamente dos condensadores 12 y un diodo 14. Por otra parte, los cables de diodo 36 proporcionan apoyo estructural en preparación para un recubrimiento dieléctrico (que no se muestra) que añade apoyo estructural adicional al amplificador de voltaje 10 para ayudar a reforzar el amplificador de voltaje 10. Además, el recubrimiento dieléctrico (que no se muestra) limita sustancialmente la probabilidad de descarga disruptiva del voltaje, así como protege el amplificador de voltaje 10 de la interferencia proveniente de fuentes externas, tales como electricidad, suciedad, calor, etc.

De regreso a la Figura 5, los diodos 14 se disponen en una fila inferior 84 y un fila superior 86. En ciertas modalidades, cada uno de los diodos 14 en la fila inferior 84 se polarizan directamente en una dirección lateral 44, y cada uno de los diodos 14 en la fila superior se polariza directamente en una dirección lateral opuesta 44. Como puede apreciarse, al colocar los diodos 14 en filas de acuerdo con la dirección de la polarización, el amplificador de voltaje 10 puede construirse de manera más compacta. Sin embargo, la proximidad estrecha de los diodos 14 en alto voltaje incrementa la posibilidad de descarga disruptiva del voltaje. Por lo tanto, la fila inferior 84 y la fila superior 86 se instalan con un espacio de los diodos 88 entre las filas 84, 86 para reducir la probabilidad de la descarga disruptiva del voltaje. Sin embargo, el ancho del espacio 88 puede mantenerse mínimo para reducir el tamaño del amplificador de voltaje 10. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el espacio 88 puede diseñarse para estar entre 0.25 y 0.32 cm, entre 0.0127 y 0.33 cm, entre 0.0127 y 0.508 cm, o cualquiera de sus subconjuntos. Del mismo modo, un espacio entre los componentes 90 se deja entre la fila inferior 84 y los condensadores 12 (por ejemplo, la primera fila 50 y/o la segunda fila 52) para disminuir la probabilidad de descarga disruptiva del voltaje. En ciertas modalidades, el espacio entre los componentes 90 puede diseñarse para estar entre 0.127 y 0.152 cm, entre 0.0076 y 0.33 cm, entre 0.0127 y 0.508 cm, o cualquiera de sus subconjuntos. Además, algunas modalidades incluyen rellenar los espacios 88, 90 con un recubrimiento dieléctrico para reducir más la probabilidad de descarga disruptiva del voltaje.

Como puede apreciarse, al ubicar los diodos 14 por encima de los condensadores 12 en la dirección vertical 42 y utilizar los cables de diodo 36 para realizar las interconexiones, el amplificador de voltaje 10 es más ligero y más pequeño que un amplificador de voltaje que utiliza una placa de circuitos impresos conectada directa y físicamente con cada componente individual. Además, todos los componentes pueden conectarse y limpiarse durante un proceso de fabricación y a continuación recubrirse con un epóxico dieléctrico para sellar todo el amplificador de voltaje 10 evitando la contaminación posterior.

Por ejemplo, un proceso 100 para la fabricación de una modalidad del amplificador de voltaje 10 se muestra en la Figura 6. En la modalidad ilustrada, el proceso 100 incluye la primera determinación de si un condensador 12 tiene los cables del condensador 34 que se extienden desde el cuerpo del condensador 12 (bloque 102). Si el condensador 12 tiene cables 34, los cables 34 se cortan/eliminan de las terminales del condensador (bloque 104). Ahora que el condensador 12 no tiene cables, el condensador 12 se prepara para la conexión con los diodos 14. A continuación, uno o más diodos 14 para la fila inferior 84 pueden prepararse doblando los cables de diodo 36 y recortando el(los) cable(s) de diodo 36 para permitir el acoplamiento de(l)(los) diodo(s) 14 con un condensador 12 para lograr la distancia seleccionada para el espacio entre los componentes 90 (bloque 206). Del mismo modo, uno o más diodos 14 se preparan doblando los cables de diodo 36 y recortando el(los) cable(s) de diodo 36 para permitir el acoplamiento de(l)(los) diodo(s) 14 con un condensador 12 para lograr la distancia seleccionada para el espacio de los diodos 88 (bloque 108).

En algunas modalidades, cada uno de los diodos 14 que se utilizarán en el amplificador de voltaje 10 se puede preparar de manera individual antes de acoplar cada diodo 14, pero otras modalidades pueden incluir la preparación de todos los diodos 14 para una fila (por ejemplo, fila superior 86) al mismo tiempo, seguido de preparar todos los diodos 14 para la otra fila designada (por ejemplo, la fila inferior 84). Además, ciertas modalidades pueden incluir doblar todos los cables de diodo 16 para ambas filas 84, 86 al mismo tiempo y recortar los cables 36 en un momento posterior de acuerdo con la longitud deseada para la fila. Además, cada diodo 14 puede doblarse a mano, por automatización, o alguna de sus combinaciones. Por otra parte, algunas modalidades del método 100 pueden omitir los bloques 106 y 108 teniendo los diodos 14 fabricados o suministrados con los cables del diodo 36 ya preparados para la instalación dentro del amplificador de voltaje 10. En algunas modalidades, los bloques 106 y 108 pueden omitirse durante algunas recurrencias del proceso porque el condensador 12 puede conectarse con uno o más diodos 14 ya conectados y doblados con otros condensadores 12. De manera adicional o alternativa, algunas modalidades pueden incluir recortar y conectar los cables 36 con los condensadores 12, a continuación doblar cada uno de los cables de diodo 36 en una etapa posterior en lugar de en una etapa (por ejemplo, los bloques 106 y 108 pueden dividirse en etapas separadas de doblar y recortar con el bloque 110 que interviene en las etapas de división). Por ejemplo, algunas modalidades pueden incluir doblar los cables de diodo 36 de una fila 84 u 86 después de que cada uno de los condensadores deseados 12 se interconecta.

De regreso a la Figura 6, una vez que los diodos 14 se han preparado para la instalación dentro de un sistema, un cable de diodo 72 de un primer diodo 64 se conecta eléctricamente con la primera terminal 68 del condensador 12 y un cable de diodo 76 del segundo diodo, se conecta eléctricamente con la primera terminal 68 del condensador 12 con cada uno (bloque 110). Después de que las conexiones se realizan en la primera terminal 68, se realizan las conexiones adecuadas en una primera terminal posterior 69 para construir el amplificador de voltaje. Por ejemplo, similar a las conexiones en la primera terminal 68, la primera terminal posterior 69 del condensador puede conectarse con dos diodos polarizados en direcciones opuestas con un diodo ubicado en la fila inferior 84 y el otro diodo ubicado en la fila superior 86. En ciertas modalidades, la primera terminal posterior 69 puede conectarse con cables externos o condensadores adicionales 12 para completar las conexiones en disposiciones adecuadas, tal como el esquema que se ilustra en la Figura 1. Por otra parte, estas conexiones pueden realizarse utilizando soldadura, un adhesivo conductor, un adhesivo de pre-soldadura, u otras conexiones adecuadas para conectar o preparar eléctricamente las partes para la soldadura.

Una vez que el condensador 12 se conecta con los diodos 14 y/o el amplificador de voltaje 10, determinar si se ha formado una etapa 16 (bloque 114). En otras palabras, si el condensador recién conectado 12 tiene un par de condensadores (por ejemplo, los condensadores 60 y 62) que se conectan como una etapa 16. Si el condensador 12 no tiene un condensador emparejado, preparar otro condensador 12 para la conexión con el amplificador de voltaje 10 (bloque 116). Si el condensador 12 tiene un condensador emparejado, añadir 1 al número total de etapas contenidas en el amplificador de voltaje 10 (n=n+1) y determinar si el factor de amplificación deseado (por ejemplo, 8X) es dos veces (2n) el número de etapas (bloque 118). Si n no es igual al factor de amplificación deseado, preparar otro condensador para la conexión con el amplificador de voltaje 10 (bloque 116). Si n es igual al factor de amplificación deseado, completar las conexiones y limpiar los componentes y las conexiones (bloque 120). Por ejemplo, pueden agregarse otros componentes/conexiones eléctricos externos adicionales como cables, diodos 14, condensadores 12, resistores y demás, para completar un amplificador de voltaje diseñado 10 (por ejemplo, tal como el amplificador de voltaje 10 que se ilustra en la Figura 1). También, completar las conexiones puede incluir soldar (por ejemplo soldadura de flujo) los componentes, si las conexiones originales en el bloque 110 no se realizaron soldando los componentes o se desea soldadura adicional. Los componentes y las conexiones pueden limpiarse utilizando la fricción (por ejemplo, cepillo), agua destilada, y/u otro fluido para eliminar las impurezas, partículas que puedan interferir, y/o residuos (por ejemplo, residuo del fundente o residuo del adhesivo). Por último, el amplificador de voltaje 10 se recubre con un recubrimiento dieléctrico (bloque 122). En ciertas modalidades, el recubrimiento puede conformarse utilizando un proceso de encapsulación para disponer un recubrimiento de plástico (por ejemplo, poliuretano), Silicon, y/o epóxico en el amplificador de voltaje 10. Esta aplicación de un recubrimiento dieléctrico proporciona apoyo estructural al amplificador de voltaje 10 y proporciona resistencia al impacto y la vibración. Además, el recubrimiento dieléctrico excluye humedad, agentes corrosivos, u otras partículas que interferirían con el funcionamiento del amplificador de voltaje 10.

Al omitir las conexiones entre los componentes individuales y una placa de circuitos impresos, instalando los condensadores 12 directamente a los cables de diodo 36, se reducen tanto el peso y los costos de fabricación del amplificador de voltaje 10.

Además, puesto que el tamaño del amplificador de voltaje 10 depende solamente del factor de amplificación elegido, se ahorra espacio, y el amplificador de voltaje 10 no se limita a un tamaño controlado por un tamaño de la placa. Además, al conectar los condensadores 12 y los diodos 14 directamente entre sí, recubriéndolos a continuación con un material dieléctrico, el amplificador de voltaje 10 se hace más fiable porque los problemas de transferencia de calor y la probabilidad de descarga disruptiva del voltaje, se reducen dentro de un espacio más compacto que un amplificador de voltaje 10 que utiliza conexiones individuales de cada componente a una placa de circuitos. Por otra parte, al conectar los condensadores 12 y los diodos 14 entre sí recubriéndolos a continuación con epóxico, el amplificador de voltaje 10 puede fabricarse en una ubicación en una ocasión, en lugar de requerir la cocción de una placa de Cl y otras etapas adicionales que consumen tiempo, que se utilizan para fabricar un amplificador de voltaje 10 en una placa de circuitos impresos 30. Además, al permitir la fabricación del amplificador de voltaje 10 en una ubicación al mismo tiempo, la probabilidad de contaminación y el tiempo usado para limpiar el amplificador de voltaje 10 pueden reducirse. Por último, si toda la soldadura se hace al mismo tiempo y a continuación se recubre con un material dieléctrico, el amplificador de voltaje 10 puede ser más fiable porque el riesgo que se asocia con las uniones de soldadura afiladas prácticamente se elimina.

Aunque sólo algunas características de la invención se han ilustrado y descrito en el presente documento, muchas modificaciones y cambios se les ocurrirán a aquellos expertos en la téenica. Por lo tanto, se debe entender que las reivindicaciones adjuntas están destinadas a cubrir todas las modificaciones y cambios que caigan dentro del verdadero espíritu de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un amplificador de voltaje, que comprende: una primera fila que comprende una primera pluralidad de condensadores que se disponen de manera colineal, caracterizado porque cada condensador de la primera fila comprende una primera terminal; una segunda fila paralela a la primera fila a lo largo de un eje longitudinal y un eje lateral, en donde la segunda fila comprende una segunda pluralidad de condensadores que se disponen de manera colineal, en donde cada condensador de la segunda fila comprende una segunda terminal; una tercera fila que comprende una primera pluralidad de diodos que se coloca transversalmente a la primera fila y que se sitúa por encima de la primera y segunda filas a lo largo de un eje vertical, en donde los diodos de la primera pluralidad de diodos se colocan paralelos entre sí a lo largo de los ejes longitudinal y lateral; una cuarta fila que comprende una segunda pluralidad de diodos que se colocan transversalmente a la primera fila y que se sitúa por encima de la tercera fila a lo largo del eje vertical, en donde los diodos de la segunda pluralidad de diodos se colocan paralelos entre sí a lo largo de los ejes longitudinal y lateral, y se colocan transversalmente a un diodo respectivo de la primera pluralidad de diodos; una primera pluralidad de cables eléctricos que se configura para conectar directa y físicamente la primera pluralidad de condensadores con la primera y segunda pluralidades de diodos; y una segunda pluralidad de cables eléctricos que se configura para conectar directa y físicamente la segunda pluralidad de condensadores con la primera y segunda pluralidades de diodos.

2. El amplificador de voltaje de la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera pluralidad de cables eléctricos y la segunda pluralidad de cables eléctricos sobresalen de cada diodo de la primera pluralidad de diodos y la segunda pluralidad de diodos como cables de diodo.

3. El amplificador de voltaje de la reivindicación 2, caracterizado además porque cada uno de los cables de diodo comprenden una o más curvas que provocan que cada uno de los cables de diodo se extiendan desde la tercera fila o cuarta fila a la primera terminal o la segunda terminal, respectivamente.

4. El amplificador de voltaje de la reivindicación 3, caracterizado además porque los cables de diodo comprenden una longitud y una combinación de formas que crea un espacio entre los componentes, entre la primera fila y la tercera fila.

5. El amplificador de voltaje de la reivindicación 4, caracterizado además porque el espacio entre los componentes comprende una distancia de 0.1422 cm entre la primera fila y la tercera fila.

6. El amplificador de voltaje de la reivindicación 3, caracterizado además porque los cables de diodo comprenden una longitud y una combinación de formas que crea un espacio de los diodos entre la tercera fila y la cuarta fila.

7. El amplificador de voltaje de la reivindicación 6, caracterizado además porque el espacio de los diodos comprende una distancia de 0.0508 cm entre la tercera fila y la cuarta fila.

8. El amplificador de voltaje de la reivindicación 1 , que comprende una estructura de apoyo para el amplificador de voltaje, caracterizado además porque la estructura de apoyo comprende una capa de epóxico dieléctrico.

9. El amplificador de voltaje de la reivindicación 1 , caracterizado además porque el amplificador de voltaje comprende un nodo de entrada y un nodo de salida como los únicos acoplamientos a una placa de circuitos impresos.

10. El amplificador de voltaje de la reivindicación 1 , caracterizado además porque cada uno de la primera pluralidad de diodos se polarizan directamente con respecto a la primera fila, y cada una de la segunda pluralidad de diodos se polarizan directamente con respecto a la segunda fila.

11. Un método para la fabricación de un amplificador de voltaje, que comprende: colocar un primer diodo por encima de un primer condensador a lo largo de un eje vertical; acoplar directa y físicamente el primer diodo a una primera terminal que se sitúa en el primer condensador utilizando un primer cable que se sitúa en el primer diodo; acoplar directa y físicamente el primer diodo a una segunda terminal que se sitúa en el segundo condensador, utilizando un segundo cable que se sitúa en el primer diodo, caracterizado porque el primer diodo está polarizado directamente en una primera dirección; colocar un segundo diodo por encima de un eje vertical y colocado transversalmente al primer diodo, en donde el segundo diodo está polarizado directamente en una segunda dirección; acoplar directa y físicamente el segundo diodo a la primera terminal utilizando un tercer cable que se sitúa en el segundo diodo; acoplar directa y físicamente el segundo diodo a una tercera terminal que se sitúa en el segundo condensador utilizando un cuarto cable que se sitúa en el segundo diodo; disponer el primer condensador en una primera fila y el segundo condensador en una segunda fila.

12. El método de la reivindicación 11 , que comprende: colocar un tercer diodo horizontalmente adyacente a y paralelo al primer diodo a lo largo de los ejes longitudinales y laterales; acoplar el tercer diodo a la tercera terminal utilizando un quinto cable que se sitúa en el tercer diodo; y acoplar el tercer diodo a una cuarta terminal que se sitúa en el primer condensador utilizando un sexto cable que se sitúa en el tercer diodo, caracterizado además porque el tercer diodo está polarizado directamente en la primera dirección.

13. El método de la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende: colocar un tercer condensador en la primera fila adyacente al primer condensador; acoplar el tercer condensador al sexto cable; colocar un cuarto condensador en la segunda fila adyacente al segundo condensador; y acoplar el cuarto condensador al quinto cable.

14. El método de la reivindicación 11, caracterizado además porque el primero y segundo diodos se acoplan soldando un cable respectivo a una terminal respectiva.

15. El método de la reivindicación 14, caracterizado además porque comprende aplicar un adhesivo a cada acoplamiento antes de soldar el cable respectivo a la terminal respectiva.

16. El método de la reivindicación 11, caracterizado además porque comprende encapsular el amplificador de voltaje para formar un recubrimiento dieléctrico.

17. Un dispositivo electrónico, que comprende: una placa de circuitos impresos; un amplificador de voltaje que comprende: una o más etapas, caracterizado porque cada etapa se configura para proporcionar un voltaje de salida del doble de un voltaje de entrada, y en donde cada etapa comprende: una pluralidad de diodos, cada uno que comprende: un cuerpo del diodo; un primer cable del diodo; y un segundo cable del diodo; una pluralidad de condensadores que se disponen en una primera fila y una segunda fila, en donde cada condensador comprende: un cuerpo del condensador; una primera terminal; y una segunda terminal; una pluralidad de uniones que conectan directa y físicamente el primer cable del diodo a la primera terminal; un nodo de entrada que se conecta directa y físicamente con la placa de circuitos impresos; y un nodo de salida que se conecta directa y físicamente con la placa de circuitos impresos, en donde el primero y segundo cables del diodo de cada diodo proporcionan un marco para las uniones del amplificador de voltaje, en donde el primer cable del diodo conecta eléctricamente una o más terminales dentro de la primera fila y el segundo diodo conecta eléctricamente una o más terminales dentro de la segunda fila, en donde cada unión acopla una primera terminal de uno de la pluralidad de condensadores con una segunda terminal de un condensador adyacente con dos diodos de la pluralidad de diodos, y en donde el amplificador de voltaje se configura para acoplarse a la placa de circuitos impresos solamente por medio de los nodos de entrada y de salida.

18. El dispositivo electrónico de la reivindicación 17, que comprende un controlador acoplado eléctricamente a la placa de circuitos impresos, caracterizado además porque el controlador se configura para controlar un dispositivo electrostático de rociado.

19. El dispositivo electrónico de la reivindicación 17, que comprende un recubrimiento dieléctrico que se dispone sobre el amplificador de voltaje, caracterizado además porque el recubrimiento dieléctrico comprende una resina epóxica.

20. El dispositivo electrónico de la reivindicación 19, caracterizado además porque el recubrimiento dieléctrico se forma utilizando téenicas de encapsulación.