什么叫做倍壓整流電路?

在一些需用高電壓、小電流的地方，常常使用倍壓整流電路。倍壓整流，可以把較低的交流電壓，用耐壓較高的整流二極管和電容器，“整”出一個較高的直流電壓。倍壓整流電路一般按輸出電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓整流電路。

倍壓整流電路的工作原理：

1.倍壓整流電路原理

1)負半周時，即A為負、B為正時，D1導通、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。 RJy838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應用網(wǎng)站-基本知識-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號

(2)正半周時，即A為正、B為負時，D1截止、D2導通，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。如果半波倍壓器被用于沒有變壓器的電源供應器時，我們必須將C1串聯(lián)一電流限制電阻，以保護二極管不受電源剛開始充電涌流的損害。如果有一個負載并聯(lián)在倍壓器的輸出出的話，如一般所預期地，在(輸入處)負的半周內(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。

圖1 直流半波整流電壓電路

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，所以電路中應選擇PIV 》2Vm的二極管。

2、全波倍壓電路

正半周時，D1導通，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。

負半周時，D1截止，D2導通，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。

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，實效電容為C1及C2的串聯(lián)電容，這比C1及C2單獨的都要小。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。

正半周時，二極管D2所受的最大逆向電壓為2Vm，負半周時，二極管D1所承受的最大逆向電壓為2Vm，所以電路中應選擇PVI 》2Vm的二極管。

負半周時，D1、D3導通，D2截止，電容器C1及C3都充電到Vm，其電流路徑及電容器的極性如上圖(a)所示。

正半周時，D1、D3截止，D2導通，電容器C2充電到2Vm，其電流路徑及電容器的極性如上圖(b)所示。

由于C2與C3串聯(lián)。故輸出直流電壓V0=3m。

正半周時，D1及D3所承受的最大逆向電壓為2Vm，負半周時，二極管D2所承受的最大逆向電壓為2Vm，所以電路中應選擇PIV 》2Vm的二極管。

4、N倍電壓路

下圖中的半波倍壓電路的推廣形式，它能產(chǎn)生輸入峰值的的三倍或四倍的電壓。根據(jù)線路接法的發(fā)式可看出，如果在接上額外的二極管與電容器將使輸出電壓變成基本峰值(Vm)的五、六、七、甚至更多倍。(即N倍)

負半周時，D1導通，其他二極管皆截止，電容器C1充電到Vm，其電流路徑及電容器的極性如圖(a)所示。

正半周時，D2導通，其他二極管皆截止，電容器C2充電到2Vm，其電流路徑及電容器的極性如上圖(b)所示。

負半周時，D3導通，其他二極管皆截止，電容器C3充電到2Vm，其電流路徑及電容器的極性如上圖(c)所示。

正半周時，D4導通，其他二極管皆截止，電容器C4充電到2Vm，其電流路徑及電容器的極性如上圖(d)所示。

所以從變壓器繞線的頂上量起的話，在輸出處就可以得到Vm的奇數(shù)倍，如果從變壓器的繞線的底部量起的話，輸出電壓就會是峰值電壓的Vm偶數(shù)倍。

N倍壓整流電路圖

倍壓整流，此種電路通過并聯(lián)充電，串聯(lián)放電來獲得比輸入電壓高N倍的效果。適合需要高電壓小電流的場合。

這三個電路都是6倍壓整流電路，各有特點。我們通常稱每2倍為一階，用N表示，上述電路都是3階，即N=3。如果希望輸出電壓極性不同，只要將所有的二極管反向就可以了。

電路1的優(yōu)點是每個電容上的電壓不會超過變壓器次級峰值電壓U的兩倍，即2U，所以可以選用耐壓較低的電容。缺點是電容是串聯(lián)放電，紋波大。

電路2的優(yōu)點是紋波小，缺點是對電容的耐壓要求高，隨著N的增大，電容的電壓應力隨之增加。圖中最后一個電容的電壓達到了6U。

電路3是電路1的改進，優(yōu)點是紋波比電路1小很多，電容電壓應力不超過2U。缺點是電路復雜。

下面以電路1為例簡單說明工作原理：

當變壓器次級輸出為上正下負時，電流流向如圖所示。變壓器向上臂三個電容充電儲能。

當變壓器次級輸出為上負下正時，電流流向如圖所示。上臂電容通過變壓器次級向下臂充電。

如果不帶負載，穩(wěn)態(tài)時，除了最左邊的那個電容，其他每個電容上的電壓為2U，所以總的輸出電壓為6U。事實上，由于高階倍壓整流電路帶載能力很差，輸出很小的功率就會導致輸出電壓的大幅度跌落。假設輸出電流為I，每個電容的容量相同，為C，交流電源頻率為f，則電壓跌落為：

輸出電壓紋波為：

通用示波器的主機高壓電源包括一路正高壓兩路負高壓，電路采用“高頻高壓”方式，基本電路如圖3。BG1、L1、L2和C1組成高頻振蕩器、振蕩信號在L3、L4上升高壓，經(jīng)C3~C7、BG7~BG11五倍壓整流，R1、C10濾波后輸出正高壓供給加速成陽極。BG6半波整流，C8、C9和R2π型濾波，獲得負高壓供給陰極。

示波器的高頻高壓及顯示電路是儀器的關(guān)鍵部分。只有示波器內(nèi)各電極工作電壓滿足額定條件才能形成比較理想的電子束掃描出所要觀察的信號波形。高壓值的準確與穩(wěn)定，直接影響X、Y放大器的靈敏度。高壓電路常見的故障表現(xiàn)為：無光點、無高壓振蕩、聚焦不良光點關(guān)不掉、亮度暗、圖形失真、調(diào)節(jié)亮度電位器時屏幕顯示波形幅度隨亮度而變化等。導致這些故障的原因較多，現(xiàn)僅對高壓電路故障進行分析、排除。

(1)檢測方法。示波器顯示電路高壓(1kV以上)的檢測方法有兩種：用帶高壓棒的直流電壓量程大于一萬以上的萬用表直接進行測量;憑經(jīng)驗觀察估計，方法是：先斷開電源，從示波管高壓嘴上取下高壓帽、手持高壓線(盡量離高壓帽遠點)，然后接通電源，慢慢移動高壓線使高壓帽向高壓嘴處靠近，大約距離高壓嘴一厘米左右的間隔時，開始拉弧放電，若發(fā)出“啪、啪、啪”的響聲，說明高壓基本正常。

(2)故障現(xiàn)象及修理。(現(xiàn)象：光點閃動)。此故障一般是高壓打火現(xiàn)象造成的。首先從外觀檢查高壓嘴處，發(fā)現(xiàn)高壓帽老化，并局部破裂，換新后故障依舊存在?？拷鼨C身細心聽，能聽到高壓放電的打火聲，根據(jù)打火聲的厲害程度，初步判定打火聲是從高壓套筒里傳出來的。折下高壓套筒取出倍壓整流電路板，在斷電的情況下，用萬用表R&TImes;10kΩ檔測量電路板上的六只硅堆(2DL5/0.2)均正常。然后接通電源，用萬用表量程為2 500V的直流電壓檔分別測量六只耐高壓電容(6 800P/3kV)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電容C3-16兩端實測電壓指示值隨打火聲的出現(xiàn)而擺動。從外觀看又發(fā)現(xiàn)此電容的絕緣外殼因高壓打火而脫落一小塊。換此電容后，高壓不打火、熒光屏光點很穩(wěn)定。

只有低電壓的交流電源和耐壓低的整流元件，而需要高于整流輸入電壓若干倍的直流電壓時，可以采用倍壓整流電路，但它的負載能力較差，只適用于直流高壓小電流的中功率整流。整流電路選定，一定要注意流過二極管的平均電流ID和負載電流的關(guān)系，二極管承受的反向峰值電壓和變壓器次級電壓的關(guān)系及電容器的耐壓值。

倍壓整流電子鎮(zhèn)流器電路