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倍壓整流電路是如何把電壓升高的？分析過程你會了嗎？

時間：2021-09-06 15:23:42
關(guān)鍵字： 電壓    整流電路    倍壓整流   
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在開始今天的內(nèi)容之前，先給大家看個電路，讓大家開動腦筋先思考一下。




左滑動瀏覽答案


怎么樣，你分析對了嗎？上圖的電路圖其實是一個倍壓整流電路，下面就跟大家分享一下這個小電路的知識。

倍壓整流電路是利用二極管的導向作用，使電容器進行充放電，幾個電容器的電壓相互疊加起來，就能獲得較高的電壓輸出了，所以，倍壓整流電路在電路中常用來升高電壓。
我們下面來學習一下它的工作原理，先來看一個二倍壓整流電路。
需要注意的是，倍壓整流電路輸入的是交流電，輸出的是直流電，一般是使用升壓變壓器將電壓升高，升壓后再輸入到倍壓整流電路。

相信大家對交流電峰值電壓與有效值之間的關(guān)系應(yīng)該是懂的，這里就不詳細講述了。


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下，在交流電正半周到來時，C1充滿電后兩端電壓為Um。如下圖所示：

而在負半周時，變壓器電壓與電容C1電壓疊加起來給C2進行充電，C2充滿電后兩端電壓為2Um。如下圖所示：
這就實現(xiàn)了兩倍電壓的輸出了，需要注意的是，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。
如果在上圖的二倍壓整流電流的基礎(chǔ)上再增加二極管和電容器，就可以實現(xiàn)輸出電壓的增加，比如增加多一個二極管和電容器，就變成了三倍壓整流電路。
下面一起來分析一下這個電路的工作過程吧。在第一個交流電正半周到來時，電容C1充滿電，兩端電壓為Um，如下圖所示：

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：
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，
現(xiàn)在明白了文章開篇問題的答案為什么是了吧。

這樣一來，負載上得到的電壓就是電容C1與電容C3疊加起來的電壓了，電壓為3Um，實現(xiàn)了三倍升壓。
如果在后面繼續(xù)增加二極管和電容器，理論上還能獲得更高電壓的輸出。

▲?圖片來源：B站?七彩板


當然了，倍壓整流電路除了有以上電路形式，還有其它電路形式，比如在電蚊拍電路里用的是這樣的一個倍壓整流電路：


我們下面就來分析一下這是個幾倍壓的整流電路及其工作原理。

首先，在第一個交流電正半周到來時，電容C4進行充電，其兩端電壓為Um，如下圖所示：


在第一個交流電負半周到來時，電容C3進行充電，其兩端電壓為Um，如下圖所示：


在第二個交流電正半周到來時，電源與電容C3相互疊加，對電容C5進行充電，其兩端電壓為2Um，如下圖所示：


在第二個交流電負半周到來時，電源與電容C4相互疊加，對電容C6進行充電，其兩端電壓為2Um，如下圖所示：



這樣一來，輸出電壓UO實際為電容C5與C6的電壓相互疊加的結(jié)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，擺整齊一點，電路圖實際是下圖這樣的：


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，否則輸出電壓會降低，倍壓越高的電路，這種因負載電流增大而影響輸出電壓下降的情況越明顯。
另外，在器件參數(shù)的選擇上，要特別注意電容器的耐壓值與二極管最高反向工作電壓要足夠大，否則會有被高電壓擊穿的風險。

end


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