將幾個電容和二極管進行組合就能夠獲得較高電壓的輸出。 因為組成電路簡單,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向作用,使電容器進行充放電,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半周進行分析,這里把變壓器輸出電壓的峰值電壓記為Um,不考慮二極管導通壓降的情況。
在交流電第一個正半周到來時,C1充滿電后兩端電壓為Um。 如下圖所示:
C1充電
在第一個負半周到來時,變壓器和電容C1的電壓進行相互疊加,使電容C2充滿電,兩端電壓為2Um 。 如下圖所示:
C2充電
在第二個正半周到來時,變壓器電壓、電容C2電壓、電容C1的電壓進行相互疊加(因為電容C1的電壓方向是反的,所以最后會抵消掉一個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,實現了兩倍升壓。
假如輸出取自C1與電容C3兩端,則疊加起來的電壓為3Um,實現了三倍升壓。 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境,否則輸出電壓會降低。 倍壓越高的電路,因負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通過電容會有一定阻抗情況下,電路輸出電壓會比理想中的電壓要小。
電路器件的要求:每個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
在第一個交流電正半周到來時,電容C3進行充電,其兩端電壓為Um。
在第一個交流電負半周到來時,電容C1進行充電,其兩端電壓為Um。
在第二個交流電正半周到來時,電源與電容C1相互疊加,對電容C2進行充電,其兩端電壓為2Um。
在第二個交流電負半周到來時,電源與電容C3相互疊加,對電容C4進行充電,其兩端電壓為2Um。
輸出電壓Uo實際為電容C2與C4的電壓相互疊加的結果,所以輸出電壓為4Um。
這是一個四倍壓整流電路。 如果把上圖的電路捋一捋,電路圖實際是下圖這樣的:
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
在第一個交流電正半周到來時,電容C5進行充電,其兩端電壓為Um。
在第一個交流電負半周到來時,電源與電容C5相互疊加,對電容C6進行充電,其兩端電壓為2Um。
在第二個交流電正半周到來時,電源與電容C6相互疊加,對電容C7進行充電,其兩端電壓為3Um。
在第二個交流電負半周到來時,電源與電容C7相互疊加,對電容C8進行充電,其兩端電壓為4Um,這樣一來,輸出電壓Uo為4Um。
此電路優點是輸出只取自一個電容,紋波小,缺點是對電容的耐壓要求高,隨著電容級數的增大,電容的耐壓隨之增加,C8的耐壓需要達到了4Um以上。
相比于此電路,上面開始第一個電路的優點是每個電容上的電壓不會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。 缺點則是電容是串聯放電,串聯使實際電容變小,電容值變小將會使它的濾波作用不及單電容濾波電路的好。
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