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二倍壓整流電路

發(fā)布時間:2011/9/15 11:59:00 訪問次數(shù):13851

    圖5-32所示是經(jīng)典的二倍壓整流電路。電路中的U為交流輸入電壓(是正弦交流電壓),Uo為直流輸出電壓,VD1、VD2和Cl構(gòu)成二倍壓整流電路,Rl是這一倍壓整流電路的負載電阻。

                      
  1.電路分析   W42C08-04G
    這一電路的工作原理是:交流輸入電壓U為正半周1時,這一正半周電壓通過C1加到VD1負極,給VD1加反向偏置電壓,使VD1截止。同時,這一正半周電壓加到VD2正極,給VD2加正向偏置電壓,使VD2導通。
    二極管VD2導通后的電壓加到負載電阻Rl上,VD2導通時的電流回路為:交流輸入電壓Ui→ Cl→VD2正極→VD2負極→負載電阻Rl。這一電流從上而下地流過電阻Rl,所以輸出電壓Uo是正極性的直流電壓。
    (1) VD1導通分析。當交流輸入電壓Ui變化到負半周2時,這一負半周電壓通過C1加到VD1負極,給VD1加正向偏置電壓,使VD1導通,這時等效電路如圖5-33所示。

                    
    VD1導通時電流回路是:地端→VD1正極→VD1負極→Cl→輸入電壓U端,這一回路電流對電容C1進行充電,其充電電流如圖中電流,所示。在Cl上充到右“+”左“-”的直流電壓,如圖中所示,在Cl上的充電電壓的大小為輸入電壓U負半周的峰值電壓。注意:輸入電壓U負半周是一個正弦電壓的半周,但是Cl兩端充到的電壓是一個直流電壓,這一點茌理解中一定要注意。
    在交流輸入電壓U為負半周2期間,由于負電壓通過電容Cl加到VD2正極,這是給VD2加的反向偏置電壓,所以VD2截止,負載電阻Rl上沒有輸出電壓。
    (2) VD2導通分析。交流輸入U變化到正半周3期間,這一正半周電壓經(jīng)C1加到VD1的負極,這是給VD1加的反向偏置電壓,所以VD1截止。同時,這一輸入電壓的正半周電壓和Cl上原先充到的右“+”左“-”充電電壓極性一致,即為順串聯(lián)。圖5-34所示是這時的等效電路,圖中將充電的電容用一個電池E表示,VD1已開路。

                     
    從這一等效電路中可以看出,輸入電壓U的正半周電壓和Cl上的充電電壓(也即圖5-34中電池E)順串聯(lián)之后加到二極管VD2的正極,這時給VD2加的是正向偏置電壓,所以VD2導通,其導通后的電流回路是:輸入電壓U端→C1→VD2正極→VD2負極→Rl→地端,即構(gòu)成回路,其電流如圖中電流,所示。這一電流從上而下地流過負載電阻Rl,所以輸出的是正極性直流電壓。
    由于VD2導通時,在負載電阻Rl上是兩個電壓之和,即為交流輸入電壓U峰值電壓和C1上原來充上的電壓,因此在Rl上得到的是交流輸入電壓峰值兩倍的直流電壓,所以稱此電路為二倍壓整流電路。

    2.電路分析小結(jié)
    (1)倍壓整流電路可以有N(N為整數(shù))倍電壓整流電路,在電子電路中常用二倍壓整流電路。
    (2)倍壓整流電路的特點是在交流輸入電壓不高的情況下,通過多倍壓整流電路可以獲得很高的直流電壓。
    (3)倍壓整流電路有一個不足之處,就是整流電路輸出電流的能力比較差,具有輸出電壓高、輸出電流小的特點,所以帶負載的能力比較差,在一些要求有足夠大輸出電流的情況下,這種整流電路就不合適了。
    (4)倍壓整流電路在電源電路中的應(yīng)用比較少,主要用于交流信號的整流電路中,例如在音響電路中用于對音頻信號的整流,在電平指示器電路中就常用二倍壓整流電路。
    (5)掌握二倍壓整流電路的工作原理之后,再分析三倍壓或Ⅳ倍壓整流電路的工作原理就相當方便了。
    (6)二倍壓整流電路中使用兩只整流二極管,三倍壓整流電路中使用三只整流二板管,依次類推。

    3.電平指示器中實用倍壓整流電路工作原理分析及理解  W530-02HT  
    圖5-35所示是單級發(fā)光二極管電平指示器。VD2是發(fā)光二極管,VT1是電路中發(fā)光二極管VD2的驅(qū)動三極管,VD1、Cl和VT1發(fā)射結(jié)構(gòu)成二倍壓整流電路,Rl是發(fā)光二極管VD2的限流保護電阻。

                  
    這一電路中的倍壓整流電路是一種變形的電路,前面介紹的二倍壓整流電路中有兩只整流二極管,可這一電路中只有一只整流二極管VD1,另一只整流二極管是三極管VT1的發(fā)射結(jié)(基極與發(fā)射極之間的PN結(jié),相當于另一只整流二極管),圖5-36所示是這一倍壓整流電路的等效電路。

                       
    從這一等效電路中可以看出,這是一個標準的二倍壓整流電路,只是第二只整流二極管采用了驅(qū)動管VT1的發(fā)射結(jié)。
    二倍壓整流電路整流輸出的直流電壓加到了三極管VT1基極,這是一個正極性的直流電壓,這一直流電壓作為VT1的直流偏置電壓,使VT1導通。
    在VT1導通之后,VT1有了基極電流,也有了集電極電流,其集電極電流流過發(fā)光二極管VD2,使發(fā)光二極管發(fā)光指示,表示有交流輸入信號。
    交流輸入信號的幅度越大,二倍壓整流電路輸出的直流電壓越大,使VT1基極電流越大,其集電極電流越大,流過VD2的電流越大,VD2發(fā)光越強。
    通過上述電路分析可知,通過VD2發(fā)光亮度的強弱變化,可以指示交流輸入信號的幅度大小,這就是單級發(fā)光二極管電平指示器的電路功能。
    關(guān)于這一電路分析,還要說明下列幾點。
    (1)分析這一變形的二倍壓整流電路時,如果不了解三極管VT1基極與發(fā)射極之間的PN結(jié)可以起整流二極管的作用,那么這一電路中的倍壓整流電路的工作原理就無法正確理解,也就不能理解這一電平指示器電路的工作原理。
    (2)這一電路中的三極管VT1工作在整流、放大狀態(tài),它不同于一般工作于放大狀態(tài)的三極管。工作于放大狀態(tài)的三極管有專門的直流偏置電路,由直流工作電壓提供恒定的直流工作電流。工作在整流、放大狀態(tài)的三極管則沒有專門的直流偏置電路,而是通過對交流輸入信號整流得到直流電壓作為三極管的直流偏置電壓,使三極管進入放大狀態(tài),一旦沒有交流輸入信號時,三極管也就沒有了直流偏置電壓,便進人截止狀態(tài)。這種三極管工作在整流、放大狀態(tài),首先是整流,然后才是放大。這種三極管電路對靜態(tài)電流的消耗比較小。
    (3)對典型電路的分析是比較容易的,對變形電路的分析就需要有靈活的頭腦,而實用電路中有許多的變形電路,這里介紹的這種電路只是一種比較簡單的變形電路。

 

 

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    圖5-32所示是經(jīng)典的二倍壓整流電路。電路中的U為交流輸入電壓(是正弦交流電壓),Uo為直流輸出電壓,VD1、VD2和Cl構(gòu)成二倍壓整流電路,Rl是這一倍壓整流電路的負載電阻。

                      
  1.電路分析   W42C08-04G
    這一電路的工作原理是:交流輸入電壓U為正半周1時,這一正半周電壓通過C1加到VD1負極,給VD1加反向偏置電壓,使VD1截止。同時,這一正半周電壓加到VD2正極,給VD2加正向偏置電壓,使VD2導通。
    二極管VD2導通后的電壓加到負載電阻Rl上,VD2導通時的電流回路為:交流輸入電壓Ui→ Cl→VD2正極→VD2負極→負載電阻Rl。這一電流從上而下地流過電阻Rl,所以輸出電壓Uo是正極性的直流電壓。
    (1) VD1導通分析。當交流輸入電壓Ui變化到負半周2時,這一負半周電壓通過C1加到VD1負極,給VD1加正向偏置電壓,使VD1導通,這時等效電路如圖5-33所示。

                    
    VD1導通時電流回路是:地端→VD1正極→VD1負極→Cl→輸入電壓U端,這一回路電流對電容C1進行充電,其充電電流如圖中電流,所示。在Cl上充到右“+”左“-”的直流電壓,如圖中所示,在Cl上的充電電壓的大小為輸入電壓U負半周的峰值電壓。注意:輸入電壓U負半周是一個正弦電壓的半周,但是Cl兩端充到的電壓是一個直流電壓,這一點茌理解中一定要注意。
    在交流輸入電壓U為負半周2期間,由于負電壓通過電容Cl加到VD2正極,這是給VD2加的反向偏置電壓,所以VD2截止,負載電阻Rl上沒有輸出電壓。
    (2) VD2導通分析。交流輸入U變化到正半周3期間,這一正半周電壓經(jīng)C1加到VD1的負極,這是給VD1加的反向偏置電壓,所以VD1截止。同時,這一輸入電壓的正半周電壓和Cl上原先充到的右“+”左“-”充電電壓極性一致,即為順串聯(lián)。圖5-34所示是這時的等效電路,圖中將充電的電容用一個電池E表示,VD1已開路。

                     
    從這一等效電路中可以看出,輸入電壓U的正半周電壓和Cl上的充電電壓(也即圖5-34中電池E)順串聯(lián)之后加到二極管VD2的正極,這時給VD2加的是正向偏置電壓,所以VD2導通,其導通后的電流回路是:輸入電壓U端→C1→VD2正極→VD2負極→Rl→地端,即構(gòu)成回路,其電流如圖中電流,所示。這一電流從上而下地流過負載電阻Rl,所以輸出的是正極性直流電壓。
    由于VD2導通時,在負載電阻Rl上是兩個電壓之和,即為交流輸入電壓U峰值電壓和C1上原來充上的電壓,因此在Rl上得到的是交流輸入電壓峰值兩倍的直流電壓,所以稱此電路為二倍壓整流電路。

    2.電路分析小結(jié)
    (1)倍壓整流電路可以有N(N為整數(shù))倍電壓整流電路,在電子電路中常用二倍壓整流電路。
    (2)倍壓整流電路的特點是在交流輸入電壓不高的情況下,通過多倍壓整流電路可以獲得很高的直流電壓。
    (3)倍壓整流電路有一個不足之處,就是整流電路輸出電流的能力比較差,具有輸出電壓高、輸出電流小的特點,所以帶負載的能力比較差,在一些要求有足夠大輸出電流的情況下,這種整流電路就不合適了。
    (4)倍壓整流電路在電源電路中的應(yīng)用比較少,主要用于交流信號的整流電路中,例如在音響電路中用于對音頻信號的整流,在電平指示器電路中就常用二倍壓整流電路。
    (5)掌握二倍壓整流電路的工作原理之后,再分析三倍壓或Ⅳ倍壓整流電路的工作原理就相當方便了。
    (6)二倍壓整流電路中使用兩只整流二極管,三倍壓整流電路中使用三只整流二板管,依次類推。

    3.電平指示器中實用倍壓整流電路工作原理分析及理解  W530-02HT  
    圖5-35所示是單級發(fā)光二極管電平指示器。VD2是發(fā)光二極管,VT1是電路中發(fā)光二極管VD2的驅(qū)動三極管,VD1、Cl和VT1發(fā)射結(jié)構(gòu)成二倍壓整流電路,Rl是發(fā)光二極管VD2的限流保護電阻。

                  
    這一電路中的倍壓整流電路是一種變形的電路,前面介紹的二倍壓整流電路中有兩只整流二極管,可這一電路中只有一只整流二極管VD1,另一只整流二極管是三極管VT1的發(fā)射結(jié)(基極與發(fā)射極之間的PN結(jié),相當于另一只整流二極管),圖5-36所示是這一倍壓整流電路的等效電路。

                       
    從這一等效電路中可以看出,這是一個標準的二倍壓整流電路,只是第二只整流二極管采用了驅(qū)動管VT1的發(fā)射結(jié)。
    二倍壓整流電路整流輸出的直流電壓加到了三極管VT1基極,這是一個正極性的直流電壓,這一直流電壓作為VT1的直流偏置電壓,使VT1導通。
    在VT1導通之后,VT1有了基極電流,也有了集電極電流,其集電極電流流過發(fā)光二極管VD2,使發(fā)光二極管發(fā)光指示,表示有交流輸入信號。
    交流輸入信號的幅度越大,二倍壓整流電路輸出的直流電壓越大,使VT1基極電流越大,其集電極電流越大,流過VD2的電流越大,VD2發(fā)光越強。
    通過上述電路分析可知,通過VD2發(fā)光亮度的強弱變化,可以指示交流輸入信號的幅度大小,這就是單級發(fā)光二極管電平指示器的電路功能。
    關(guān)于這一電路分析,還要說明下列幾點。
    (1)分析這一變形的二倍壓整流電路時,如果不了解三極管VT1基極與發(fā)射極之間的PN結(jié)可以起整流二極管的作用,那么這一電路中的倍壓整流電路的工作原理就無法正確理解,也就不能理解這一電平指示器電路的工作原理。
    (2)這一電路中的三極管VT1工作在整流、放大狀態(tài),它不同于一般工作于放大狀態(tài)的三極管。工作于放大狀態(tài)的三極管有專門的直流偏置電路,由直流工作電壓提供恒定的直流工作電流。工作在整流、放大狀態(tài)的三極管則沒有專門的直流偏置電路,而是通過對交流輸入信號整流得到直流電壓作為三極管的直流偏置電壓,使三極管進入放大狀態(tài),一旦沒有交流輸入信號時,三極管也就沒有了直流偏置電壓,便進人截止狀態(tài)。這種三極管工作在整流、放大狀態(tài),首先是整流,然后才是放大。這種三極管電路對靜態(tài)電流的消耗比較小。
    (3)對典型電路的分析是比較容易的,對變形電路的分析就需要有靈活的頭腦,而實用電路中有許多的變形電路,這里介紹的這種電路只是一種比較簡單的變形電路。

 

 

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