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      趣味解析:倍壓整流 (帶圖)到底什么意思?二極管整流

      作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2023-03-02

      整流橋可以將交流電轉換為直流電,如圖1-1所示,但輸出電壓與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于輸入電壓。

       

      整流橋整流原理 

      ▲圖 1-1 整流橋整流工作原理


      那么問題來了,如果我們想讓輸出電壓升高,又該怎么辦呢?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,或者在整流后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,是區別于以上兩種方法的另一種升壓方式。

       

      一、什么是倍壓整流


      顧名思義,倍壓整流是將交流輸入電壓按倍數整流后輸出,而且只需兩種元件:二極管和電容器,非常簡單又有趣。如下圖1-2所示為一個3倍壓整流電路,輸出電壓可以達到輸入電壓峰值的3倍,至于這個3倍怎么來的,下文會繼續加以講解。

      三倍壓整流電路 


       ▲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,只能適用于一些需要高電壓低電流的場所。

       

      二、倍壓整流原理


      眾所周知,二極管具有單向導電性,如下圖1-3所示。當陽極電位高于陰極電位時正向導通,一旦導通,管壓降保持不變,一般為零點幾伏;當二極管的陽極電位低于陰極電位時反向截止,相當于一個斷開的開關。

       

      二極管單向導電性 

      ▲圖 1-3 二極管單向導電性

       


      基于二極管的特性,把一個二極管和一個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11.3V,那么這個電壓的峰值約為15.9V(√2×11.3),由于二極管的單向導電性,輸入電壓的方向,只有下正上負時,二極管才能導通,此時電解電容充電;當輸入電壓方向為上正下負時二極管截止,電容不充電,但也不會放電。

       

      二極管與電容組成的整流電路 

       圖 1-4 二極管與電容組成的整流電路

       


      當電路達到穩定時,很顯然,電容充電后電壓穩定在輸入電壓的峰值即11.9左右,這是因為同一回路,各個電壓的代數和為零,電容電壓不可能超過輸入電壓的峰值大小?紤]到二極管的壓降、實際電路的影響,可認為電容實際電壓約為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。

       


      二倍壓整流電路 

      ▲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下正上負時,左邊的二極管導通,上面的電解電容充電,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,上面的電解電容放電,同時下邊的電解電容充電。

       


      經過足夠周期后,電路達到穩定狀態,此時上面的電解電容電壓穩定在15V左右,沿圖1-5右邊的藍色回路,下面的電解電容電壓等于輸入電壓峰值加上上面電解電容電壓,即下面電解電容的電壓約為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。

       


      三倍壓整流電路 

      ▲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,上面的兩個電解電容充電,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。

       


      經過足夠周期后,電路達到穩定狀態,此時上面左邊的電解電容電壓穩定在15V左右,下面的電解電容電壓穩定在30V左右,沿圖1-5右邊的紅色回路,有上面兩個電解電容的電壓之和等于輸入電壓峰值加下面電解電容電壓,上面兩個電解電容的電壓之和約為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?

       


      四倍壓整流電路 

       ▲圖 1-7 四倍壓整流電路

       

      以上就是倍壓整流電路的原理與接線分析,其規律可循,原理簡單,且具有趣味性,大家都可以嘗試自制一個倍壓整流電路喲~

       

      Tags:倍壓整流,二極管,整流  
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