圖11-39 所示是經典的2 倍壓整流電路。電路中,ui 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C1 構成2 倍壓整流電路;R1 是這一倍壓整流電路的負載電阻。
工作原理
交流輸入電壓ui 為正半周1 時,這一正半周電壓通過C1 加到VD1 負極,給VD1 提供反向偏置電壓,使VD1 截止。同時,這一正半周電壓加到VD2正極,給VD2 提供正向偏置電壓,使VD2 導通。
二極管VD2 導通後的電壓加到負載電阻R1 上,VD2 導通時的電流回路為:交流輸入電壓ui → C1 → VD2 正極→ VD2 負極→負載電阻R1。這一電流從上而下地流過電阻R1,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 提供正向偏置電壓,使VD1 導通,這時等效電路如圖11-40 所示。
VD1 導通時電流回路為:地端→ VD1 正極→ VD1 負極→ C1 → 輸入電壓ui 端, 這一回路電流對電容C1 進行充電,其充電電流如圖11-40 中電流I 所示。在C1 上充到右+ 左−的直流電壓,充電電壓的大小為輸入電壓ui 負半周的峰值電壓。
注意:輸入電壓ui 負半周是一個正弦電壓的半周,但是C1 兩端充到的電壓是一個直流電壓,這一點在理解中一定要注意。
在交流輸入電壓ui 為負半周2 期間,由於負電壓通過電容C1 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R1 上沒有輸出電壓。
(2) VD2 導通分析。交流輸入電壓ui 變化到正半周3 期間,這一正半周電壓經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C1 上原先充到的右+ 左−充電電壓極性一致,即為順串聯,這時的等效電路如圖11-41 所示,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ui的正半周電壓和C1 上的充電電壓E 順串聯之後加到二極管VD2 的正極,這時給VD2 加的是正向偏置電壓,所以VD2 導通,其導通後的電流回路為:輸入電壓ui 端→ C1 → VD2 正極→ VD2 負極→ R1 →地端,構成迴路,其電流如圖11-41 中電流I 所示,這一電流從上而下地流過負載電阻R1,所以輸出的是正極性直流電壓。
由於VD2 導通時,在負載電阻R1 上是兩個電壓之和,即為交流輸入電壓ui 峰值電壓和C1 上原充上的電壓,在R1 上得到了交流輸入電壓峰值2 倍的直流電壓,所以稱此電路為2 倍壓整流電路。
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