12V至24V倍壓器電路圖設(shè)計(jì)

倍壓器是一種特殊的電路裝置，其主要功能是將輸入的電壓升高到更高的電壓水平。這種電路通常用于需要高壓的電子設(shè)備中，例如閃光燈、靜電噴涂設(shè)備、某些類型的電源供應(yīng)器等。

倍壓器的基本工作原理是利用電容器的儲(chǔ)能特性和二極管的單向?qū)щ娦?。?dāng)輸入電壓施加到倍壓器上時(shí)，電容器開始充電。當(dāng)電容器充滿電后，二極管開始導(dǎo)通，將電容器上的正電荷轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電容器上，同時(shí)關(guān)閉輸入電源。這樣，第二個(gè)電容器上的電壓就是第一個(gè)電容器電壓的兩倍。通過多個(gè)這樣的階段，可以實(shí)現(xiàn)更高的電壓倍增。

倍壓器可以分為多種類型，包括電壓倍增器、電荷泵等。其中，電壓倍增器是最簡單的倍壓器類型，它只需要一個(gè)電容器和一個(gè)二極管就可以實(shí)現(xiàn)電壓的倍增。而電荷泵則是一種更復(fù)雜的倍壓器，它使用多個(gè)電容器和二極管來實(shí)現(xiàn)更高的電壓倍增，并且可以在不斷循環(huán)的過程中持續(xù)提供高壓輸出。

接下來小編給大家分享一些倍壓器電路圖，以及簡單分析它們的工作原理。

1、12V至24V倍壓器電路圖

當(dāng)我們需要低壓輸入電源提供高壓直流電源時(shí)，我們不需要實(shí)現(xiàn)新的電源，只需使用倍壓器電路即可。這里的 12V 至 24V 倍壓器電路采用很少的元件設(shè)計(jì)。

該電路將從低壓輸入交流電源提供高壓直流電源。這里我們從降壓變壓器獲取12V交流電源，通過橋式整流器將其轉(zhuǎn)換為直流電源，然后使用三個(gè)電解電容器提高輸出直流電壓。

此 12 伏至 24 伏倍壓器電路作為示例給出，在某些地方，僅當(dāng)您有 12V 直流電源時(shí)，才需要降壓變壓器或整流器。第一步是將 230V 交流電壓轉(zhuǎn)換為 12V 直流電壓。該倍壓器通過對(duì)高值電解電容器充電和放電來提供高電壓。首先構(gòu)建電路，我們需要確定倍頻器電路的輸入和輸出電壓，然后才能計(jì)算電解電容器的值。 倍壓器的結(jié)果將是 2Vin，C1 和 C2 電容器在正周期和負(fù)周期充電，然后直流電源通過 C1 和 C2 電容器的放電電壓使 C3 充電高于直流電源輸入 (2Vin)，并出現(xiàn)在輸出端加載。

2、基于IC 555的倍壓器電路圖

這里給出了簡單且易于構(gòu)建基于 IC 555的倍壓器原理圖，該電路將輸入偏置加倍為 5V – 9V 至 10V – 18V 輸出。該電路可用作充電凸點(diǎn)或直流到直流升壓轉(zhuǎn)換器，當(dāng)我們的設(shè)計(jì)包括步進(jìn)電或伺服電機(jī)時(shí)，我們可以通過這個(gè)簡單的電路簡單地為這些電機(jī)生成偏置。我們不需要單獨(dú)的電源電路。

該電路提供高頻方波脈沖輸出，C3 電容器保持脈沖電荷，D2 二極管對(duì)方波脈沖的正峰值進(jìn)行整流，C4 獲得峰值電壓電荷，并通過 D1 二極管與輸入偏置相結(jié)合，提供雙倍的輸出電壓。

簡單的 IC 555 倍壓器原理圖采用非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器結(jié)構(gòu)構(gòu)建，該電路將提供取決于定時(shí)電阻器 R1、R2 和定時(shí)電容器 C1 的輸出持續(xù)時(shí)間。

通過改變這些定時(shí)元件，我們可以獲得不同級(jí)別的輸出，但是定時(shí)器的非常低頻或非常高頻的輸出不會(huì)給出最佳的輸出電壓。

該電路沒有任何過流保護(hù)設(shè)置，負(fù)載電流輸出稍不穩(wěn)定，因此僅適用于低電流應(yīng)用。

3、使用555定時(shí)器IC的倍壓器電路圖

從電路圖中可以看出，該電路分為兩個(gè)互補(bǔ)的部分。電路的第一部分涉及555定時(shí)器的使用，在非穩(wěn)態(tài)模式下使用，以產(chǎn)生方波脈沖。

電路的第二部分實(shí)際上是使電壓加倍的部分，由按電路圖所示方式連接的 2 個(gè)電容器和 2 個(gè)二極管組成。 555 定時(shí)器有多種模式，我們今天決定使用非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器模式。

該模式可用于使用兩個(gè)電阻器和一個(gè)電容器的組合來生成大約 2KHz 的方波。從電路中我們可以看出，當(dāng)定時(shí)器IC的3腳輸出低電平時(shí)，二極管D1正向偏置，通過它對(duì)電容C3充電。

由于電容器直接由電源充電，因此電容器也會(huì)被充電至等于輸入電壓的電壓。當(dāng)定時(shí)器IC的脈沖為高電平時(shí)，IC的引腳3將顯示高電平輸出。這將使二極管 D1 反向偏置，并阻止電容器 C3 充電，電容器 C3 現(xiàn)在已充電至大約等于電源電壓的電壓。

當(dāng)二極管D1反向偏置時(shí)，二極管D2將正向偏置，這將通過它對(duì)電容器C4充電。 C4 電容器也將利用電容器 C3 中存儲(chǔ)的能量進(jìn)行充電?，F(xiàn)在，電容器 C4 的電壓是輸入電壓的兩倍，因?yàn)樗ㄟ^兩條路徑充電，一條從最初充電至電源電壓的電容器 C3 開始，另一條路徑直接通過電源。

理論上，該電路的輸出必須在輸出端產(chǎn)生等于輸入端電壓兩倍的電壓，但實(shí)際上電容器的充電和放電不是無損過程，電容器中存儲(chǔ)的能量并未完全傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電容，該電容的充電也不太理想。

對(duì)于輸入電壓為 5V 的實(shí)驗(yàn)，電路的輸出約為 8.7 至 8.8V，而不是理論上的 10V。

4、簡單的直流倍壓器電路圖

倍壓器是一種電壓倍增器電路，其電壓倍增系數(shù)為二。該電路僅由兩個(gè)二極管、兩個(gè)電容器和一個(gè)振蕩交流輸入電壓(也可以使用 PWM 波形)組成。這個(gè)簡單的二極管電容泵電路提供的直流輸出電壓等于正弦輸入的峰峰值。換句話說，峰值電壓加倍，因?yàn)槎O管和電容器共同作用，有效地使電壓加倍。該電路最重要的參數(shù)如下表所示。請(qǐng)注意，由于時(shí)鐘電路的容差，這些數(shù)據(jù)可能略有不同。

該電路顯示了一個(gè)半波倍壓器。在正弦輸入波形的負(fù)半周期期間，二極管D1正向偏置并對(duì)泵電容器C1 充電 至輸入電壓峰值 ( Vp )。由于電容器C1沒有放電路徑 ，因此它保持完全充電狀態(tài)，充當(dāng)與電源串聯(lián)的存儲(chǔ)設(shè)備。同時(shí)，二極管 D2 通過 D1導(dǎo)通，對(duì)電容器 C2充電。

在正半周期期間，二極管 D1反向偏置，阻止C1 放電 ，而二極管 D2正向偏置，為電容器C2 充電 。但由于電容器C1兩端的電壓 已經(jīng)等于峰值輸入電壓，因此電容器 C2 充電至輸入信號(hào)峰值電壓值的兩倍。

5、有源直流倍壓器電路圖

這是用于增加直流電壓的有源直流倍壓器的電路圖。

該電路通過 12V 電源驅(qū)動(dòng) 24 和 18VDC 繼電器。使用該電路可以與幾乎任何 PNP 或 NPN 功率晶體管配合使用，當(dāng)然該晶體管的具體特性與元件列表中描述的晶體管類型類似。

定時(shí)器IC NE555用作多諧振蕩器，產(chǎn)生1KHz頻率的信號(hào)并饋送到功率晶體管進(jìn)行放大。

6、使用IC 4093的12V至24V倍壓器電路圖

這是一個(gè)使用IC 4093的12V至24V倍壓器電路圖，該電路具有 10 至 20 mA 的輸出電流能力，可以將您的工作電壓提高高達(dá) 175%。使用 CD4093 雙輸入 NAND 施密特觸發(fā)器 CMOS IC 的門 IC1a 和 IC1b 配置了方波振蕩器電路。門 IC1c 作為輸出緩沖器。 IC1 的緩沖輸出為 Q1 和 Q2 互補(bǔ)晶體管供電。

倍壓器電路由 D1、D2、C2 和 C3 組成，由晶體管發(fā)射極的方波輸出驅(qū)動(dòng)，以提供升壓輸出。升壓電路將在 12 伏電源下產(chǎn)生 24 伏、約 10 毫安的電壓，并在約 20 毫安時(shí)產(chǎn)生約 18.5 伏的電壓。確保將備用未使用門的輸入連接到電路的接地線。

7、具有高電流輸出的IC 555倍壓器電路圖

該第六個(gè)高電流倍壓器電路提供了一種從 12 V 電池生成 24 V 輸出的實(shí)用方法。它利用處于非穩(wěn)態(tài)模式的 555 定時(shí)器來生成大約 1 kHz 的方波信號(hào)。

555 定時(shí)器的配置使得當(dāng)引腳 3 變高時(shí)，晶體管 Q1 變?yōu)閷?dǎo)通，允許將電容器 C4 充電至接近 12 V。在此階段，二極管 D1 防止電容器 C3 放電。相反，當(dāng)引腳 3 變低時(shí)，晶體管 Q2 導(dǎo)通，從而以類似的方式對(duì)電容器 C3 進(jìn)行充電，而二極管 D2 則防止電容器 C4 放電。電容器 C3 和 C4 上的組合電壓產(chǎn)生所需的 24 V 輸出。

在空載條件下，輸出電壓測量約為 24 V，但當(dāng)連接吸收 500 mA 大電流的負(fù)載時(shí)，輸出電壓會(huì)降至約 20 V。需要注意的是，晶體管應(yīng)采用散熱器，以控制運(yùn)行期間因高電流而產(chǎn)生的熱量。通過用TIP122和TIP127替換晶體管可以進(jìn)一步增加電流。