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在開(kāi)始今天的內(nèi)容之前,先給大家看個(gè)電路,讓大家開(kāi)動(dòng)腦筋先思考一下。
左滑動(dòng)瀏覽答案怎么樣,你分析對(duì)了嗎?上圖的電路圖其實(shí)是一個(gè)倍壓整流電路,下面就跟大家分享一下這個(gè)小電路的知識(shí)。
倍壓整流電路是利用二極管的導(dǎo)向作用,使電容器進(jìn)行充放電,幾個(gè)電容器的電壓相互疊加起來(lái),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(lái)升高電壓。
我們下面來(lái)學(xué)習(xí)一下它的工作原理,先來(lái)看一個(gè)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(duì)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(xì)講述了。
為方便分析,把變壓器輸出的電壓分成正半周和負(fù)半周進(jìn)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(dǎo)通壓降的情況下,在交流電正半周到來(lái)時(shí),C1充滿電后兩端電壓為Um。如下圖所示:
而在負(fù)半周時(shí),變壓器電壓與電容C1電壓疊加起來(lái)給C2進(jìn)行充電,C2充滿電后兩端電壓為2Um。如下圖所示:
這就實(shí)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(shí)通過(guò)電容會(huì)有一定阻抗情況下,電路輸出電壓會(huì)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(shí)現(xiàn)輸出電壓的增加,比如增加多一個(gè)二極管和電容器,就變成了三倍壓整流電路。下面一起來(lái)分析一下這個(gè)電路的工作過(guò)程吧。在第一個(gè)交流電正半周到來(lái)時(shí),電容C1充滿電,兩端電壓為Um,如下圖所示:在第一個(gè)負(fù)半周到來(lái)時(shí),變壓器和電容C1的電壓進(jìn)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(gè)正半周到來(lái)時(shí),變壓器電壓、電容C2電壓、電容C1的電壓進(jìn)行相互疊加(因?yàn)殡娙軨1的電壓方向是反的,所以最后會(huì)抵消掉一個(gè)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(kāi)篇問(wèn)題的答案為什么是了吧。這樣一來(lái),負(fù)載上得到的電壓就是電容C1與電容C3疊加起來(lái)的電壓了,電壓為3Um,實(shí)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(lái)源:B站?七彩板
當(dāng)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(gè)倍壓整流電路:
我們下面就來(lái)分析一下這是個(gè)幾倍壓的整流電路及其工作原理。
首先,在第一個(gè)交流電正半周到來(lái)時(shí),電容C4進(jìn)行充電,其兩端電壓為Um,如下圖所示:
在第一個(gè)交流電負(fù)半周到來(lái)時(shí),電容C3進(jìn)行充電,其兩端電壓為Um,如下圖所示:在第二個(gè)交流電正半周到來(lái)時(shí),電源與電容C3相互疊加,對(duì)電容C5進(jìn)行充電,其兩端電壓為2Um,如下圖所示:在第二個(gè)交流電負(fù)半周到來(lái)時(shí),電源與電容C4相互疊加,對(duì)電容C6進(jìn)行充電,其兩端電壓為2Um,如下圖所示:這樣一來(lái),輸出電壓UO實(shí)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(gè)四倍壓整流電路。如果把上圖的電路捋一捋,擺整齊一點(diǎn),電路圖實(shí)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(huì)降低,倍壓越高的電路,這種因負(fù)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(huì)有被高電壓擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
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