將幾個(gè)電容和二極管進(jìn)行組合就能夠獲得較高電壓的輸出。 因?yàn)榻M成電路簡單,它常用在一些需要高電壓、小電流的地方,如電蚊拍。
需要注意的是,電路輸入的是交流電,輸出的是直流電,一般使用升壓變壓器將電壓升高后再作為電路的輸入電壓。
電路的輸出電壓一般是輸入電壓的整數(shù)倍,有為二倍壓、三倍壓與N倍壓,所以電路也常稱為倍壓整流電路。
倍壓整流電路原理是利用二極管的整流導(dǎo)向作用,使電容器進(jìn)行充放電,將電容器的電壓相互疊加起來,就能獲得較高的電壓輸出。 它的電路為:
正向倍壓整流電路
為方便分析,把變壓器輸出的電壓分成正半周和負(fù)半周進(jìn)行分析,這里把變壓器輸出電壓的峰值電壓記為Um,不考慮二極管導(dǎo)通壓降的情況。
在交流電第一個(gè)正半周到來時(shí),C1充滿電后兩端電壓為Um。 如下圖所示:
C1充電
在第一個(gè)負(fù)半周到來時(shí),變壓器和電容C1的電壓進(jìn)行相互疊加,使電容C2充滿電,兩端電壓為2Um 。 如下圖所示:
C2充電
在第二個(gè)正半周到來時(shí),變壓器電壓、電容C2電壓、電容C1的電壓進(jìn)行相互疊加(因?yàn)殡娙軨1的電壓方向是反的,所以最后會(huì)抵消掉一個(gè)Um),使電容C3充滿電,其兩端電壓為2Um 。 如下圖所示:
C3充電
假如輸出取自電容C2電容,則電壓為2Um,實(shí)現(xiàn)了兩倍升壓。
假如輸出取自C1與電容C3兩端,則疊加起來的電壓為3Um,實(shí)現(xiàn)了三倍升壓。 如下圖:
倍壓整流電路的輸出
如果在電路后面繼續(xù)增加二極管和電容器,理論上還能獲得更高電壓的輸出。
需要注意的是,倍壓整流電路只適用于需要小電流高電壓的環(huán)境,否則輸出電壓會(huì)降低。 倍壓越高的電路,因負(fù)載電流增大而影響輸出電壓下降的情況越明顯。
如果考慮到二極管的管壓降,或者在交流電輸入頻率太低時(shí)通過電容會(huì)有一定阻抗情況下,電路輸出電壓會(huì)比理想中的電壓要小。
電路器件的要求:每個(gè)二極管所承受的最高反向電壓為2Um,使用的電容器容量比較小,耐壓值需大于2Um。
以上電路為正向倍壓電路,假如將二極管方向改變,則電路變成反向倍壓電路,如圖:
反向倍壓整流電路
除以上兩種形式,倍壓電路還有以下的形式:
1.
正反向倍壓整流電路組合輸出
在第一個(gè)交流電正半周到來時(shí),電容C3進(jìn)行充電,其兩端電壓為Um。
在第一個(gè)交流電負(fù)半周到來時(shí),電容C1進(jìn)行充電,其兩端電壓為Um。
在第二個(gè)交流電正半周到來時(shí),電源與電容C1相互疊加,對電容C2進(jìn)行充電,其兩端電壓為2Um。
在第二個(gè)交流電負(fù)半周到來時(shí),電源與電容C3相互疊加,對電容C4進(jìn)行充電,其兩端電壓為2Um。
輸出電壓Uo實(shí)際為電容C2與C4的電壓相互疊加的結(jié)果,所以輸出電壓為4Um。
這是一個(gè)四倍壓整流電路。 如果把上圖的電路捋一捋,電路圖實(shí)際是下圖這樣的:
倍壓整流電路
它是由正向倍壓和反向倍壓組合而成。
2.
倍壓整流電路
在第一個(gè)交流電正半周到來時(shí),電容C5進(jìn)行充電,其兩端電壓為Um。
在第一個(gè)交流電負(fù)半周到來時(shí),電源與電容C5相互疊加,對電容C6進(jìn)行充電,其兩端電壓為2Um。
在第二個(gè)交流電正半周到來時(shí),電源與電容C6相互疊加,對電容C7進(jìn)行充電,其兩端電壓為3Um。
在第二個(gè)交流電負(fù)半周到來時(shí),電源與電容C7相互疊加,對電容C8進(jìn)行充電,其兩端電壓為4Um,這樣一來,輸出電壓Uo為4Um。
此電路優(yōu)點(diǎn)是輸出只取自一個(gè)電容,紋波小,缺點(diǎn)是對電容的耐壓要求高,隨著電容級數(shù)的增大,電容的耐壓隨之增加,C8的耐壓需要達(dá)到了4Um以上。
相比于此電路,上面開始第一個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)電容上的電壓不會(huì)超過變壓器次級峰值電壓Um的2倍,即2Um,所以可以選用耐壓較低的電容。 缺點(diǎn)則是電容是串聯(lián)放電,串聯(lián)使實(shí)際電容變小,電容值變小將會(huì)使它的濾波作用不及單電容濾波電路的好。
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