二倍压整流电路详解

电源/新能源

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倍压整流电路,通常被称作二极管倍压,这种电容泵压的方式,不能输出大电流,所以经常用在高压小电流场合,比如电蚊拍等。

二倍压整流电路详解:

二极管

当交流输入为下正上负时,电容C1通过D1充电(图中红色箭头方向),D2两端没有电压差截止不导通,C1电容的电压能充电至交流电压最大值,注意这里是最大值,不是有效值。 这个电路中的交流电源故意的设定为7.07V有效值,因为换算为最大值约10V,便于观察。 所以C1两端电压最大约为10V。

当交流输入为上正下负时,二极管D1反向截止,D2正向导通,C2电容通过C1和D2充电(图中绿色箭头方向)。 由于C1已经充电,且电容两端电压不能突变,此时C1就像是一个电池和交流正半周串联,同时给C2充电,因此C2最高电压能够充到两倍的交流电压最大值,即C2两端电压为约20V。

当然S2开关刚闭合的时候,C1和C2并不是立刻充满,而是经过若干个交流周期才能充满,这个时间和交流频率以及电容容量有关。

我们从C2两端取出电压用作电源给负载供电,就实现了二倍压电源。 D2导通时负载由D2和C2同时供电。 D2截止时负载电流完全由C2供电,此时C2放电为负载提供能量,电压下降较多,这也是半波整流特性。 从图中可以看出负载为500K的时候,开关S1闭合后电压下降了约0.5V,可见这种电路输出电流能力有限,不能用在大电流场合。 适当的增加电容容量或者增加开关频率可以减小电压跌落。

以上的电路可以级联形成多倍压电路,如下图所示,这是个10倍压电路,假设交流最大值为U(图中为10V)只有C1两端电压为U,其它电容都是2U。 二极管最大反向电压为2U,可见随级数增加二极管和电容的电压并未改变,对器件选型很友好,但是这种电路级联的越多电压跌落越严重,输出电流能力越弱。

二极管

以上电路使用Multisim14仿真。

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