下圖為經典二倍壓整流電路電路圖。
其工作原理解析如下:
1、交流輸入電壓為正半周1時(圖二),二極體D1導通,D2截止,此時電流路徑為:
Uin—— C1——D1——R1——地,形成一半波整流電路,輸出端Uout輸出交流輸入電壓正半周1電壓信號。
2、交流輸入電壓為負半周2時,D2導通,D1截止,此時電流路徑為:
地——D2——C1——Uin,形成電容C1充電電路,電容C1兩端充到的電壓為直流電壓,理論上大小為交流輸入信號的峰值,即 ,電壓極性左低右高。
3、交流輸入電壓為正半周3時,D1導通,D2截止。由於電容上電壓差無法突變,電路改變的只是電容兩端的電位,此時輸入交流電壓Uin與C1上電壓差串聯,導致C1右邊電位等於Uin處電位+C1所帶的電壓,即C1右邊電位其實為正半周3交流電壓+16.968V。以上結果是將交流信號按正負極性分割分析前提下得到的,實際情況是交流信號是正弦連續波,而電容是通交流的,因此C1右邊電位實際是輸入正弦波疊加C1電壓,也可以稱為偏置了C1電壓大小的正弦交流電(見圖三)。該偏置的正弦交流信號通過整流二極體D1後,其中負極性的信號會被過濾掉,於是二極體D1右邊的電位就變成了偏置了C1電壓大小的單向脈衝性直流電。忽略二極體D1壓降,則輸出電壓Uout=偏置了C1電壓大小的單向脈衝性直流電=正半周3交流電壓+16.968V(見圖四)。
注意:此時得到的輸出電壓信號為偏置單向脈衝性直流電,信號中除了純偏置直流信號外,其餘為交流信號成分。部分國內教材會簡化當中複雜分析,直接告訴讀者輸出信號為交流輸入信號峰值二倍的直流信號。如果讀者自己模擬其中電路,發現得到的波形圖與教材不一,會產生很多疑惑,這個人認為是不利於引導學習的,甚至會產生誤導。整流電路不能產生符合要求的直流,它只能產生單向脈衝性直流信號(信號中還帶有很多交流信號)。這種單向脈衝性直流信號可以理解為交流信號+直流信號,在示波器上的體現就是一交流信號往縱軸的正方向偏置了一個距離,這個距離就是直流信號大小。
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要想真正得到直流輸出,在整流得到單向脈衝性直流信號後,還需將得到的信號進行濾波。如圖五,該電路圖是在上面二倍壓整流電路基礎上,加上一濾波電容C2構成的濾波電路組成的,模擬結果見圖六。
作者:業餘電子狂魔