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有趣的倍压整流

整流桥可将交流电转换为直流电,如图1-1所示,但输出电压与输入电压基本一致,即使有滤波电容,输出电压也不能高于输入电压。

图1-1

所以问题是,如果我们想提高输出电压,我们该怎么办?事实上,有不同的方法,如通过变压器提高交流输入端的电压,或通过切割波电路提高整流后的直流端的电压……我这次说的倍压整流是另一种不同于上述两种方法的升压方法。

一、什么是倍压整流?

顾名思义,倍压整流是根据倍数输出交流输入电压,只有两个部件:二极管和电容器,非常简单有趣。如下图1-2所示,输出电压可达到输入电压峰值的3倍。至于这三倍是如何来的,下面将继续解释。

图1-2 三倍压整流电路

虽然倍压整流可以有效提高电压,但其输出电流相对较小,只适用于一些需要高压和低电流的地方。

二、二压整流原理

众所周知,二极管具有单向导电性,如下图1-3所示。当阳极电位高于阴极电位时,正向导通。一旦导通,管道压降保持不变,一般为零点几伏;当二极管的阳极电位低于阴极电位时,反向截止相当于断开开关

图1-3 二极管单向导电性

根据二极管的特点,在交流电路上串联二极管和电解电容,如下图1-4所示。输入电压的有效值为11.3V,那么这个电压的峰值约为15.9V(√2×11.3)由于二极管的单向导电性和输入电压的方向,只有在下、正、负时才能导通二极管。此时,电解电容器充电;当输入电压方向为上、正、下、负时,二极管截止,电容器不充电,但不会放电。

图1-4 由二极管和电容组成的整流电路

当电路稳定时,电容充电后电压稳定在输入电压峰值,即11.9左右,这是因为在同一电路中,每个电压的代数为零,电容电压不能超过输入电压的峰值。考虑到二极管的压降和实际电路的影响,实际电压约为15V。

在图1-4的基础上增加一组二极管和电解电容,如下图1-5所示,可获得二倍压整流电路。

图1-5 二倍压整流电路

如图1-5所示,当输入的交流电压方向为下、正、负时,左二极管导通,上电解电容充电,右二极管反向截止,下电解电容未接通。

当输入的交流电压方向为上、正、下、负时,左二极管反向截止,右二极管正向导通,上电解电容放电,下电解电容充电。

经过足够的周期后,电路稳定,电解电容电压稳定在15V下面的电解电容电压等于输入电压峰值和上面的电解电容电压,即下面的电解电容电压约为输入电压峰值的2倍V。

以上是二次压力整流电路的详细说明。在二次压力整流电路的基础上,加入一组二极管和电解电容,形成三次压力整流电路,如下图1-6所示。

图1-6 三倍压整流电路

如图1-6所示,当输入的交流电压方向为下、正、负时,左、右二极管导通,中间 二极管反向截止,上两个电解电容充电,下电解电容放电。

当输入的交流电压方向为上、正、下、负时,左、右二极管反向截止,中间二极管正向导通,上、左电解电容放电,下电解电容充电。

经过足够周期后,电路达到稳定状态,此时上面左边的电解电容电压稳定在15V下面的电解电容电压稳定在30左右V在图1-5左右的红色电路中,上述两个电解电容器的电压之和等于输入电压峰值和下电解电容器电压,上述两个电解电容器的电压之和约为输入电压峰值的3倍V。

以上是二次压力整流电路的详细说明。在三次压力整流电路的基础上,加入一组二极管和电解电容器,形成四次压力整流电路,如图1-7所示。类比之下,每组二极管和电容器,输出电压可以翻倍……这就是倍压整流电路的有趣之处,你觉得呢?

图1-7 四倍压整流电路

以上是双压整流电路的原理和接线分析。规则可循,原理简单有趣。每个人都可以尝试自己制作一个双压整流电路~

标签: 电容倍压升压电路原理

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