倍壓電路原理解析
在變壓和整流過程中常見有倍壓電路:
一則為通過變壓器升壓,通過匝數(shù)比實(shí)現(xiàn);
二則為如下所示倍壓電路,以快恢復(fù)二極管和電容組合,以電容為蓄能器件。
1、直流半波整流倍壓電路
(1)負(fù)半周時,即A為負(fù)、B為正時,D1導(dǎo)通、D2截止,電源經(jīng)D1向電容器C1充電,在理想情況下,此半周內(nèi),D1可看成短路,同時電容器C1充電到Vm,其電流路徑及電容器C1的極性如上圖(a)所示。
(2)正半周時,即A為正、B為負(fù)時,D1截止、D2導(dǎo)通,電源經(jīng)C1、D1向C2充電,由于C1的Vm再加上雙壓器二次側(cè)的Vm使c2充電至最高值2Vm,其電流路徑及電容器C2的極性如上圖(b)所示。
其實(shí)C2的電壓并無法在一個半周內(nèi)即充至2Vm,它必須在幾周后才可漸漸趨近于2Vm,為了方便說明,底下電路說明亦做如此假設(shè)。
如果半波倍壓器被用于沒有變壓器的電源供應(yīng)器時,我們必須將C1串聯(lián)一電流限制電阻,以保護(hù)二極管不受電源剛開始充電涌流的損害。
如果有一個負(fù)載并聯(lián)在倍壓器的輸出出的話,如一般所預(yù)期地,在(輸入處)負(fù)的半周內(nèi)電容器C2上的電壓會降低,然后在正的半周內(nèi)再被充電到2Vm如下圖所示。
所以電容器c2上的電壓波形是由電容濾波器過濾后的半波訊號,故此倍壓電路稱為半波電壓電路。
正半周時,二極管D1所承受之最大的逆向電壓為2Vm,負(fù)半波時,二極管D2所承受最大逆向電壓值亦為2Vm,所以電路中應(yīng)選擇PIV >2Vm的二極管。
2、全波倍壓電路
1.正半周時,D1導(dǎo)通,D2截止,電容器C1充電到Vm,其電流路徑及電容C1的極性如上圖(a)所示。
2.負(fù)半周時,D1截止,D2導(dǎo)通,電容器C2充電到Vm,其電流路徑及電容C2的極性如上圖(b)所示。
3.由于C1與C2串聯(lián),故輸出直流電壓,V0=Vm。如果沒有自電路抽取負(fù)載電流的話,電容器C1及C2上的電壓是2Vm。
如果自電路抽取負(fù)載電流的話,電容器C1及C2上的電壓是與由全波整流電路饋送的一個電容器上的電壓同樣的。
不同之處是,實(shí)效電容為C1及C2的串聯(lián)電容,這比C1及C2單獨(dú)的都要小。這種較低的電容值將會使它的濾波作用不及單電容濾波電路的好。
倍壓電路的核心是電容電壓不能突變,及利用了電容的儲能作用。
下圖是二倍壓電路圖及輸入輸出電壓的波形,綠色的是輸入電壓,10Vrms,紫色的是輸出電壓,26.7VDC左右,比常規(guī)整流電路的輸出電壓提高了約一倍。
該電路的工作原理:
電源負(fù)半周時,二極管D1導(dǎo)通,D2截止,電流從電源下端流出經(jīng)過D1, C1回到電源,因此電容C1右正左負(fù),如下圖中紅色箭頭。
電源正半周時,電容C1上的電壓疊加電源電壓,使二極管D2導(dǎo)通,二極管D1截止,電容C2上正下負(fù),峰值電壓可達(dá)2倍電源的峰值電壓,即實(shí)現(xiàn)二倍壓,該半周期時電流走向如下圖中桔色箭頭所示。
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