电路分析基础之二倍压整流电路原理

会员455182 · 发表于 2019-2-11 10:53:00

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本帖最后由以升作喆于 2019-2-11 10:53 编辑

利用二极管的单向导电性及滤波电容的储存作用，由多个二极管及电容可以获得几倍于电源变压器副边峰值电压的直流电压，获得此电压的电路叫倍压整流电路。今天就给大家探讨一下关于二倍压整流电路的工作原理，看下图：

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如图所示，220V10Hz交流电连接到了一个线匝比为1:1变压器的初级，因变压器初级线圈和次级线圈两端的电压之比等于线匝比，由此求得次级线圈两端电压也为220V。

既然次级（副边）电压为220V，那按文章开头所表述，上图二倍压整流电路的输出电压应为440V（2×220V），为何电压表所测为620V呢？这里就不得不提到正弦交流电的峰值及有效值了。

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峰值是指一个周期内信号（电压或电流）的最高值或最低值，如图中黑色虚线所示。

那什么是有效值（等效值）呢？先让直流电通过电阻，例如，我们使用1A的电流，测出电阻产生的热量，接着让交流电通过电阻，调节电流大小，直到它产生和刚才的直流电相同的热量效果，这样得到的就是1A的有效值电流，我们也可以用同样的测量方法确定交流电的有效（等效）电压。所以说万用表测得的220V就是市电的有效电压。

有效值（等效值）电压或电流的另一个名字叫均方根（RMS）值电压或电流，其公式为：

均方根值=0.707×峰值

根据公式，我们求得上图中变压器副边绕组的峰值电压为310V，所以电路最终输出的直流620V电压正好是变压器副边绕组峰值电压的2倍是没错的。

好，我们再回到电路中来分析其工作原理：

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如图，当变压器副边绕组的电压U为正半周时，即电压极性为上正下负，这一正半周电压使得二极管D1导通，D2截止，C1充电，电流方向如图中实线所示，C1电压极性为右正左负。

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当变压器副边绕组的电压U为负半周时，即电压极性为上负下正，这一负半周电压和C1上原先充到的右正左负充电电压极性一致，即为顺串联，这时的等效电路如下图所示：

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图中将变压器副边绕组的负半周电压U用电池BAT1表示，将充电的电容用电池BAT2表示，从这一等效电路中可以看出，U的负半周电压BAT1和C1上的充电电压BAT2顺串联之后加到二极管D2的正极，这时给D2加的是正向偏置电压，所以D2导通，C2充电，电流方向如图中虚线所示，C2电压极性为下正上负。当然，C2的电压并无法在这半个周期内充到620V，它必须在几周后才渐渐趋近于2倍的电源变压器副边峰值电压。

由于D2导通时，给电容C2充得的是两个电压之和，即BAT1和BAT2，在C2上得到了交流输入电压峰值2倍的直流电压，所以称此电路为二倍压整流电路。

为了分析二倍压整流电路的充电规律，利用Proteus的图表模块可以直观地看到输入电压与输出电压的曲线图，绿色曲线代表电源变压器副边绕组电压，红色曲线代表输出电压，显然，输出电压的确是经过几个周期后才达到620V。