倍壓整流電路圖（一）

倍壓整流，是把較低的交流電壓，用耐壓較低的整流二極管和電容器，“整”出一個(gè)較高的直流電壓。在一些需用高電壓、小電流的地方，常常使用倍壓整流電路。倍壓整流電路一般按輸出電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓整流電路。

下面以電路1為例簡(jiǎn)單說(shuō)明工作原理：

當(dāng)變壓器次級(jí)輸出為上正下負(fù)時(shí)，電流流向如圖所示。變壓器向上臂三個(gè)電容充電儲(chǔ)能。當(dāng)變壓器次級(jí)輸出為上負(fù)下正時(shí)，電流流向如圖所示。上臂電容通過變壓器次級(jí)向下臂充電。

如果不帶負(fù)載，穩(wěn)態(tài)時(shí)，除了最左邊的那個(gè)電容，其他每個(gè)電容上的電壓為2U，所以總的輸出電壓為6U。事實(shí)上，由于高階倍壓整流電路帶載能力很差，輸出很小的功率就會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的大幅度跌落。假設(shè)輸出電流為I，每個(gè)電容的容量相同，為C，交流電源頻率為f，則電壓跌落為：

倍壓整流電路有多種結(jié)構(gòu)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。常見電路如下：

這三個(gè)電路都是6倍壓整流電路，各有特點(diǎn)。我們通常稱每2倍為一階，用N表示，上述電路都是3階，即N=3。如果希望輸出電壓極性不同，只要將所有的二極管反向就可以了。

電路1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(jí)峰值電壓U的兩倍，即2U，所以可以選用耐壓較低的電容。缺點(diǎn)是電容是串聯(lián)放電，紋波大。

電路2的優(yōu)點(diǎn)是紋波小，缺點(diǎn)是對(duì)電容的耐壓要求高，隨著N的增大，電容的電壓應(yīng)力隨之增加。圖中最后一個(gè)電容的電壓達(dá)到了6U。

電路3是電路1的改進(jìn)，優(yōu)點(diǎn)是紋波比電路1小很多，電容電壓應(yīng)力不超過2U。缺點(diǎn)是電路復(fù)雜。

倍壓整流電路圖（二）

16英寸黑白電視機(jī)輸出電路，由于顯像管電子束電流很?。s幾百微安），高壓采用倍壓整流，如圖2中，B2為逆程變壓器，B2和BG5~BG7、C4~C6為倍壓整流電路。

倍壓整流電路圖（三）

通用示波器的主機(jī)高壓電源包括一路正高壓兩路負(fù)高壓，電路采用“高頻高壓”方式，基本電路如圖3。

BG1、L1、L2和C1組成高頻振蕩器、振蕩信號(hào)在L3、L4上升高壓，經(jīng)C3~C7、BG7~BG11五倍壓整流，R1、C10濾波后輸出正高壓供給加速成陽(yáng)極。BG6半波整流，C8、C9和R2π型濾波，獲得負(fù)高壓供給陰極。

倍壓整流電路圖（四）

倍壓整流電路圖（五）

為了得到倍壓整流電路輸出電壓的數(shù)值，首先必須明確電路中的二極管在什么條件下導(dǎo)通和什么條件下截止。為簡(jiǎn)化分析，設(shè)負(fù)載開路且電路已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，然后對(duì)每個(gè)電容上的電壓逐個(gè)分析，最后得到輸出電壓。

以圖1為例，設(shè)B點(diǎn)為地，變壓器副邊電壓有效值為U2。

倍壓整流電路圖（六）

當(dāng)將幾個(gè)由二極管和電容器組成的半波倍壓整流電路作幾級(jí)串聯(lián)連接時(shí)，交流電壓經(jīng)二極管D1～Dn在每半個(gè)周期內(nèi)對(duì)電容器C1～Cn進(jìn)行串并聯(lián)充放電，用低的交流輸入電壓就可以獲得單級(jí)半波倍壓整流電路時(shí)幾倍的直流輸出電壓。

其工作過程是，首先在交流的負(fù)半周時(shí)交流電源經(jīng)D1對(duì)C1充電，接著在正半周時(shí)交流電源與C1上的電壓相加經(jīng)D2對(duì)電容器C2充電，充得的電壓是電容器C1充電電壓的兩倍。接下來(lái)在負(fù)半周時(shí)，除了電源經(jīng)Dl對(duì)電容器C1充電之外，交流電源還與C2上的電壓疊加經(jīng)D3對(duì)C3、C1充電，C3上的充電電壓是C1上的兩倍。在正半周時(shí)交流電源與C1上的電壓疊加，除了經(jīng)D2對(duì)電容器C2充電之外，還與C1、C3上的電壓疊加經(jīng)D4對(duì)電容器C4和C2充電，C4上充得的電壓是電容器C1上電壓的兩倍。以此類推，可知輸出的直流電壓與半波倍壓整流電路的級(jí)數(shù)有關(guān)。圖中串接有三級(jí)半波倍壓整流電路，C2、C4、C6上的充電電壓均為C1上的充電電壓的兩倍，三個(gè)電容串聯(lián)之后充電電壓為C1上充電電壓的6倍。

倍壓整流電路圖（七）

電路工作原理

IC接成自激多諧振蕩電路，其振蕩頻率由C1和W4控制。IC③腳輸出的振蕩信號(hào)控制BG1和BG2輪流導(dǎo)通，這樣A點(diǎn)的電位相對(duì)于B點(diǎn)而言，就成了高低相間的交流電。當(dāng)lC③腳輸出低電平時(shí)，BG2導(dǎo)通，BG1截止，這樣A點(diǎn)為低電平，B點(diǎn)為高電平，電流就通過B→LED2→LED5→LED4→A流動(dòng)。此時(shí)，LED2、LED5、LED4均發(fā)光。當(dāng)IC③腳輸出高電位時(shí)，BG1導(dǎo)通，BG2截止，A點(diǎn)為高電位，B點(diǎn)為低電位。此時(shí)電流經(jīng)A→LEDI→LED5→LED3→B流動(dòng)，LED1、LED5、LED3均發(fā)光，這樣整個(gè)電路就模擬完成橋式整流過程。在電路中LED5用來(lái)演示橋式整流電路輸出端的正負(fù)極性。

元件選擇與制作

IC選用時(shí)基電路NE555或HA17555等均可。C1和W1可根據(jù)實(shí)際情況選定，以滿足不同需要。五個(gè)發(fā)光二極管可選用高亮度的，但LED5最好與其他四個(gè)LFD顏色不同。電池可用兩個(gè)6V的層疊電池。整個(gè)電路可裝在一塊較大的三合板上，五個(gè)發(fā)光二極管均裝在板的正面，并在對(duì)應(yīng)位置上描好橋式整流的電路。值得注意的是，C1的取值應(yīng)使發(fā)光二極管在輪流導(dǎo)通與輪流截止時(shí)，具有明顯的分辨率，調(diào)節(jié)Wl，能改變振蕩頻率，即等效改變交流電的頻率。若在A、B兩點(diǎn)接上一只電壓表，在靜態(tài)時(shí)，使指針指在中間刻線位置。這樣，隨BGI和BG2的輪流導(dǎo)通，指針能左右擺動(dòng)，就能更直觀地演示出“交流電流的方向是不斷改變的?！?/p>

倍壓整流電路圖（八）

倍壓整流電路多用于電流小而電壓較高場(chǎng)合，如電蚊拍、空氣負(fù)離子發(fā)生器及ST-9電子示波器等等。二倍壓整流電路的計(jì)算方法，與三倍壓及多倍壓整流電路有所不同，有必要對(duì)三倍壓及多倍壓整流電路作進(jìn)一步分析。

三倍壓整流電路如圖1，工作原理如下：在u2的第一個(gè)半周時(shí)，u2的極性是上正下負(fù)（即a端為正，b端為負(fù)），D1在正向電壓作用下導(dǎo)通，此時(shí)電容C1充電后的電壓約等于u2的最大值“根2*U2”（u2為變壓器次級(jí)繞組感應(yīng)的交流電壓，U2為次級(jí)交流電壓有效值）。

在第二個(gè)半周，u2的極性反過來(lái)（a端為負(fù)、b端為正），D1截止、D2導(dǎo)通，電壓U2加LC1上的“根2*U2”向電容C2充電，C2充電后的電壓約為“2*根2*U2”。

在第三個(gè)半周時(shí)，U2的極性又是a端為正，b端為負(fù)，D1又導(dǎo)通，已充電到“2*根2*U2”的C2上的電壓加到e、d兩點(diǎn)使D2截止，但D3導(dǎo)通，于是電容C3就被充電到與C2一樣高的電壓“2*根2*U2”。若負(fù)載接在a、b兩端，就可獲得三倍壓（“3*根2*U2）的直流輸出電壓。圖1中，每只二極管承受的最大反向電壓為”2*根2*U2“，電容C1、C2和C3承受的電壓分別為2U2、“2*根2*U2”和“2*根2*U2”。

根據(jù)相同的道理，可以組成n（多）倍壓整流電路（如圖2）。當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，輸出電壓從下端的相應(yīng)兩點(diǎn)（B、C）取出；當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，輸出電壓從上端相應(yīng)兩點(diǎn)（A、D）取出。輸出直流電壓的平均值，空載時(shí)為“n*根2*U2”，負(fù)載時(shí)為nx1．2U2。電容C1上的電壓為“根2*U2”，其余電容上的電壓均為“2*根2*U2”，每個(gè)整流元件承受的反向電壓都是“2*根2*U2”。

這種電路能提高直流電壓的輸出幅度，但是帶負(fù)載的能力卻很差，因此只能用于小電流電路。

下面以電蚊拍為例，介紹四倍壓整流電路的應(yīng)用（如圖3）。電蚊拍的手柄上裝有兩節(jié)五號(hào)干電池，這3V直流電壓經(jīng)振蕩管VT、升壓變壓器T和電阻R組成的高頻振蕩電路后，在T的次級(jí)得到約300V的交流電壓。然后由C1～C4和D1～D4組成的四倍壓整流電路，使輸出端得到的電壓約為：空載時(shí)“n×根2×2”=4×1．41×300=1692V；負(fù)載時(shí)n×1．2×U2=4×1．2×300=1440V；此直流高壓加到金屬絲電網(wǎng)上，蚊蟲一旦碰觸，將被高壓電擊而死。

倍壓整流電路圖（九）

三倍壓整流電路

在二倍壓整流電路的基礎(chǔ)上，再加一個(gè)整流二極管D3和－個(gè)濾波電容器C3，就可以組成三倍壓整流電路，三倍壓整流電路的工作原理是：在e2的第一個(gè)半周和第二個(gè)半周與二倍壓整流電路相同，即C1上的電壓被充電到接近√2E2，C2上的電壓被充電到接近2√2E2。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2截止，電流除經(jīng)D1給C1充電外，又經(jīng)D3給C3充電，C3上的充電電壓Uc3=e2峰值+Uc2一Uc1≈2√2E2這樣，在RFZ，上就可以輸出直流電壓Usc=Uc1i+Uc3≈3√2E2，實(shí)現(xiàn)三倍壓整流。在實(shí)際電路中，負(fù)載上的電壓Ufz≈3x1.4E2整流二極管D3所承受的最高反向電壓也是電容器上的直流電壓為3√2E2。

照這樣辦法，增加多個(gè)二極管和相同數(shù)量的電容器，既可以組成多倍壓整流電路，見圖三倍壓整流電路。當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，輸出電壓從上端取出：當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，輸出電壓從下端取出。

必須說(shuō)明，倍壓整流電路只能在負(fù)載較輕（即Rfz較大。輸出電流較?。┑那闆r下工作，否則輸出電壓會(huì)降低。倍壓越高的整流電路，這種因負(fù)載電流增大影響輸出電壓下降的情況越明顯。

用于倍壓整流電路的二極管，其最高反向電壓應(yīng)大于?？捎酶邏汗枵鞫眩湎盗行吞?hào)為2DL。如2DL2/0．2，表示最高反向電壓為2千伏，整流電流平均值為200毫安。倍壓整流電路使用的電容器容量比較小，不用電解電容器。電容器的耐壓值要大于1．5x，在使用上才安全可靠。

倍壓整流滅鼠電路原理

圖252為電子滅鼠電路圖。220V市電經(jīng)自耦變壓器B升壓至300V左右，經(jīng)二極管整流后給電容器C充電。電容器兩端電壓可達(dá)V2*300V。老鼠吃食餌時(shí)，扳動(dòng)杠桿，接通開關(guān)K，電容器通過鼠體迅速放電，將老鼠電死。

變壓器B是利用廢舊交流接觸器的鐵心和線包（原設(shè)計(jì)電壓為380V），一般這種線包為8500匝左右，再在外層用40.07-0.09mm漆包線繞3000匝左右。R;是限流電阻，電容器C為10~-30pF/450V。D，.D2可用反向電壓大于450V、電流大于100mA的任何整流二極管。用一段中一2mm的銅絲（鐵絲也可）作杠桿，頭穿上食餌（可用熟肉或其它食物）。中間放在支點(diǎn)P上，另一頭用一個(gè)小彈簧拉著，平時(shí)使銅絲保持水平狀態(tài)。在食佴下邊放一塊金屬板，并用導(dǎo)線與電容器C的負(fù)極相連。金屬板與食餌之間的距離約當(dāng)老鼠咬住食餌向下拖時(shí)，銅絲杠桿另一端拉伸小彈10cno簧向上翹，當(dāng)它與接在電容器C正極上的金屬片接觸時(shí)，電容器被老鼠短路。迅速放電，殺死老鼠，電容器隨之失去短路導(dǎo)體，小彈簧將銅絲拉回水平位置，電路恢復(fù)原狀。

電容器C的充電電壓也可用220V市電經(jīng)倍壓整流后取得，見圖253。要注意的是，電源插頭必須按圖上要求連接，否則有觸電危險(xiǎn)。