整流橋可以將交流電轉換為(wei) 直流電,如圖1-1所示,但輸出電壓與(yu) 輸入電壓基本保持一致,即使加上濾波電容,輸出電壓也不可能高於(yu) 輸入電壓。
▲圖 1-1 整流橋整流工作原理
那麽(me) 問題來了,如果我們(men) 想讓輸出電壓升高,又該怎麽(me) 辦呢?其實方法不一,例如在交流輸入端通過變壓器把電壓升高再整流,或者在整流後的直流端通過斬波電路把電壓升高……而我這次所說的倍壓整流,是區別於(yu) 以上兩(liang) 種方法的另一種升壓方式。
一、什麽(me) 是倍壓整流
顧名思義(yi) ,倍壓整流是將交流輸入電壓按倍數整流後輸出,而且隻需兩(liang) 種元件:二極管和電容器,非常簡單又有趣。如下圖1-2所示為(wei) 一個(ge) 3倍壓整流電路,輸出電壓可以達到輸入電壓峰值的3倍,至於(yu) 這個(ge) 3倍怎麽(me) 來的,下文會(hui) 繼續加以講解。
▲圖 1-2 三倍壓整流電路
雖然倍壓整流可以有效提高電壓,但其輸出電流比較小,隻能適用於(yu) 一些需要高電壓低電流的場所。
二、倍壓整流原理
眾(zhong) 所周知,二極管具有單向導電性,如下圖1-3所示。當陽極電位高於(yu) 陰極電位時正向導通,一旦導通,管壓降保持不變,一般為(wei) 零點幾伏;當二極管的陽極電位低於(yu) 陰極電位時反向截止,相當於(yu) 一個(ge) 斷開的開關(guan) 。
▲圖 1-3 二極管單向導電性
基於(yu) 二極管的特性,把一個(ge) 二極管和一個(ge) 電解電容串接在交流電路上,如下圖1-4所示。設輸入電壓有效值為(wei) 11.3V,那麽(me) 這個(ge) 電壓的峰值約為(wei) 15.9V(√2×11.3),由於(yu) 二極管的單向導電性,輸入電壓的方向,隻有下正上負時,二極管才能導通,此時電解電容充電;當輸入電壓方向為(wei) 上正下負時二極管截止,電容不充電,但也不會(hui) 放電。
圖 1-4 二極管與(yu) 電容組成的整流電路
當電路達到穩定時,很顯然,電容充電後電壓穩定在輸入電壓的峰值即11.9左右,這是因為(wei) 同一回路,各個(ge) 電壓的代數和為(wei) 零,電容電壓不可能超過輸入電壓的峰值大小。考慮到二極管的壓降、實際電路的影響,可認為(wei) 電容實際電壓約為(wei) 15V。
在圖1-4的基礎上增加一組二極管和電解電容,就可以得到二倍壓整流電路,如下圖1-5所示。
▲圖 1-5 二倍壓整流電路
如圖1-5所示,當輸入的交流電壓方向為(wei) 下正上負時,左邊的二極管導通,上麵的電解電容充電,同時右邊的二極管反向截止,下邊的電解電容沒被接通。
當輸入的交流電壓方向為(wei) 上正下負時,左邊的二極管反向截止,右邊的二極管正向導通,上麵的電解電容放電,同時下邊的電解電容充電。
經過足夠周期後,電路達到穩定狀態,此時上麵的電解電容電壓穩定在15V左右,沿圖1-5右邊的藍色回路,下麵的電解電容電壓等於(yu) 輸入電壓峰值加上上麵電解電容電壓,即下麵電解電容的電壓約為(wei) 2倍輸入電壓的峰值30V。
以上就是二倍壓整流電路的詳解,在二倍壓整流電路基礎上,再加一組二極管和電解電容,就組成三倍壓整流電路,如下圖1-6所示。
▲圖 1-6 三倍壓整流電路
如圖1-6所示,當輸入的交流電壓方向為(wei) 下正上負時,左邊和右邊的二極管導通,中間的二極管反向截止,上麵的兩(liang) 個(ge) 電解電容充電,下邊的電解電容放電。
當輸入的交流電壓方向為(wei) 上正下負時,左邊和右邊的二極管反向截止,中間的二極管正向導通,上左的電解電容放電,下邊的電解電容充電。
經過足夠周期後,電路達到穩定狀態,此時上麵左邊的電解電容電壓穩定在15V左右,下麵的電解電容電壓穩定在30V左右,沿圖1-5右邊的紅色回路,有上麵兩(liang) 個(ge) 電解電容的電壓之和等於(yu) 輸入電壓峰值加下麵電解電容電壓,上麵兩(liang) 個(ge) 電解電容的電壓之和約為(wei) 3倍輸入電壓的峰值45V。
以上就是二倍壓整流電路的詳解,在三倍壓整流電路基礎上,再加一組二極管和電解電容,就組成四倍壓整流電路,如圖1-7所示。依此類推,每增加一組二極管和電容,輸出電壓就可以增大一倍……這就是倍壓整流電路的有趣之處,你覺得呢?
▲圖 1-7 四倍壓整流電路
以上就是倍壓整流電路的原理與(yu) 接線分析,其規律可循,原理簡單,且具有趣味性,大家都可以嚐試自製一個(ge) 倍壓整流電路喲~