倍压整流电路的工作原理及电路设计

倍压整流电路的工作原理及电路设计

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时间:2018-09-18

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1、倍压整流电路的工作原理及电路设计在某些电子设备中,需要高压(几千伏甚至几万伏)、小电流的电源电路。一般都不采用前面讨论过的几种整流方式,因为那种整流电路的整流变压器的次级电压必须升的很高,圈数势必很多,绕制困难。这里介绍的倍压整流电路,在较小电流的条件下,能提供高于变压器次级输入的交流电压幅值数倍的直流电压,可以避免使用变压比很高的升压变压器,整流元件的耐压相对也可较低,所以这类整流电路特别适用于需要高电压、小电流的场合。倍压整流是利用电容的充放电效应工作的整流方式,它的基本电路是二倍压整流电路。多倍压整流电路是二倍压电路的推广。1、二倍压整流电路(1)桥式二倍压整流电路图1

2、所示电路是桥式倍压整流电路,图1中的(1)和(2)为同一电路的两种不同画法。在这里,用两个电容器取代了全波桥式整流电路中的两只二极管。整流管D1、D2在交流电的两个半周分别进行半波整流。各自对电容C1和C2充电。由负载RL与C1、C2回路看,两个电容是接成串联的。负载RL上的直流电能是由C1、C2共同供给的。当e2正半周时,D1导通,如果负载电阻RL很大,即流过RL的电流很小的话,整流电流iD1使C1充电到E2的电压,并基本保持不变,极向如图中所示。同样,当e2负半周时,经D2对C2也充上E2的电压,极向如图中所示。跨接在两个串联电容两端的负载RL上的电压UL=UC1+UC2

3、,接近于e2幅值的两倍。所以称这种电路为二倍压整流电路。实际上,在正半周C1被充电到幅值E2后,D1随即截止,C1将经过RL对C2放电,UC1将有所降低。在负半周,当C2被充电到幅值E2后,D2截止,C2的放电回路是由C1至RL,UC2也应有所降低。这样,UC1和UC2的平均值都应略低于E2,也即负载电压是不到次级绕组电压幅值的两倍的。只有在负载RL很大时,UL≈E2。UC1、UC2及UL的变化规律如图2所示。这种整流电路中每个整流元件承受的最大反向电压是2E2,电容器C1、C2上承受的电压为E2,这里的电容器同时也起到滤波的作用。电容值愈大,输出电压中的纹波成分愈小。可以看

4、出,这种电路的交流输入端和直流输出端是不能同时接地的。(2)半波二倍压整流电路半波二倍压整流电路如图3所示,这种电路的两个半波整流充电环节前后串联,交流输入和直流输出有一公共端点。当交流电压e2在正半周时,D1导通,C1通过D1被充电到e2的峰值E2,极向如图4中所示。在交流电压e2为负半周时,D1因受反向电压而截止,D2则受正向电压而导通。在D2导通期间,电容C1上的电压E2M=E2因维持不变,其作用类似于一个直流电源。它与交流电源相串联,所以,C1上的电压UC1与电源电压e2相加,经D2向C2充电,充电电压是e2+UC1。在C2因充电而获得电荷时,C1将因本身放电而失去同

5、样数量的电荷,但在这随后的正半周充电中就可以得到补充。经过几个周期以后,从C1转移到上C2的电荷将减少到零。于是UC1保持了最大的电压E2M=E2,在此后的负半周期中,C2上充电的电压UC2达到最大值,即2E2M。如图3所示,负载是与C2并联的,所以负载上的电压就是2E2M。当D2截止后,C2继续通过RL放电,输出的直流电压UC2将随之有所降低,直到下一个负半周再度充电为止。所以输出直流电压是UC2在一个周期内起伏的平均值,是低于的2E2M。RL愈大,输出直流电压愈接近于2E2M。与桥式二倍压整流电路相比较,这里交流电源一周期内只给C2进行一次脉冲式的充电,纹波分量的最低频率

6、较前一种电路减少一半。在元件参量相同时,因为这里的C2放电时间较长,纹波电压的幅值也相应较大。在桥式倍压电路中,C1和C2承受的直流电压都是E2M(即E2),而这里C2承受的直流电压是2E2M。在两种电路中,每一整流管承受的反峰电压都等于2E2M。2、三倍压、多倍压整流电路把二倍压整流电路推广,可以构成三倍压整流或多倍压整流电路。(1)三倍压整流电路图5电路是一种三倍压整流电路,它是在图3半波二倍压整流电路的基础上再串接一节半波整流电路构成的。该电路的整流管D1、D2和电容器C1、C2构成了半波二倍压整流电路,这一部分电路的工作情况与图3所示电路是完全一样的。在三倍压电路中。

7、整流管D3是在交流电源正半周时导通的。D3导通时,电容器C2与电源串联,通过D3对C3充电。因此,C3将被充电到3E2M。当负载接在C3两端时,负载上所获得的直流电压UL将接近于电源变压器次级交流电压幅值的三倍。图6电路是另一种三倍压整流电路。它同样是以图3电路为基础的。这里与图5电路所不同的地方,就在于第三个整流充电环节中的电容器C3不是像图5那样直接接地,而是通过电容器C1接地的。因此,在D3导通时是由电容器C2、交流电源和电容器C3三者串联通过D3对C3充电的。C3上充电的最大电压值为上述三者最大

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