什么叫倍壓整流電路？倍壓整流電路的工作原理是什么？

　　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(gè)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(shí)，即A為負、B為正時(shí)，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，D1可看成短路，同時(shí)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-電子元器件符號

　?。?）正半周時(shí)，即A為正、B為負時(shí)，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(shí)C2的電壓并無(wú)法在一個(gè)半周內即充至2Vm，它必須在幾周后才可漸漸趨近于2Vm，為了方便說(shuō)明，底下電路說(shuō)明亦做如此假設。如果半波倍壓器被用于沒(méi)有變壓器的電源供應器時(shí)，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(kāi)始充電涌流的損害。如果有一個(gè)負載并聯(lián)在倍壓器的輸出出的話(huà)，如一般所預期地，在（輸入處）負的半周內電容器C2上的電壓會(huì )降低，然后在正的半周內再被充電到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(guò)濾后的半波訊號，故此倍壓電路稱(chēng)為半波電壓電路。

　　正半周時(shí)，二極管D1所承受之最大的逆向電壓為2Vm，負半波時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(méi)有自電路抽取負載電流的話(huà)，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(huà)，電容器C1及C2上的電壓是與由全波整流電路饋送的一個(gè)電容器上的電壓同樣的。不同之處是，實(shí)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(huì )使它的濾波作用不及單電容濾波電路的好。

　　正半周時(shí)，二極管D2所受的最大逆向電壓為2Vm，負半周時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，D1及D3所承受的最大逆向電壓為2Vm，負半周時(shí)，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。根據線(xiàn)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(xiàn)的頂上量起的話(huà)，在輸出處就可以得到Vm的奇數倍，如果從變壓器的繞線(xiàn)的底部量起的話(huà)，輸出電壓就會(huì )是峰值電壓的Vm偶數倍。

　　N倍壓整流電路圖

　　倍壓整流，此種電路通過(guò)并聯(lián)充電，串聯(lián)放電來(lái)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(chǎng)合。

　　這三個(gè)電路都是6倍壓整流電路，各有特點(diǎn)。我們通常稱(chēng)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(diǎn)是每個(gè)電容上的電壓不會(huì )超過(guò)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(diǎn)是電容是串聯(lián)放電，紋波大。

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

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

　　下面以電路1為例簡(jiǎn)單說(shuō)明工作原理：

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

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

　　如果不帶負載，穩態(tài)時(shí)，除了最左邊的那個(gè)電容，其他每個(gè)電容上的電壓為2U，所以總的輸出電壓為6U。事實(shí)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(huì )導致輸出電壓的大幅度跌落。假設輸出電流為I，每個(gè)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(yáng)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。只有示波器內各電極工作電壓滿(mǎn)足額定條件才能形成比較理想的電子束掃描出所要觀(guān)察的信號波形。高壓值的準確與穩定，直接影響X、Y放大器的靈敏度。高壓電路常見(jiàn)的故障表現為：無(wú)光點(diǎn)、無(wú)高壓振蕩、聚焦不良光點(diǎn)關(guān)不掉、亮度暗、圖形失真、調節亮度電位器時(shí)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，現僅對高壓電路故障進(jìn)行分析、排除。

　?。?）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(wàn)以上的萬(wàn)用表直接進(jìn)行測量；憑經(jīng)驗觀(guān)察估計，方法是：先斷開(kāi)電源，從示波管高壓嘴上取下高壓帽、手持高壓線(xiàn)（盡量離高壓帽遠點(diǎn)），然后接通電源，慢慢移動(dòng)高壓線(xiàn)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(shí)，開(kāi)始拉弧放電，若發(fā)出“啪、啪、啪”的響聲，說(shuō)明高壓基本正常。

　?。?）故障現象及修理。（現象：光點(diǎn)閃動(dòng)）。此故障一般是高壓打火現象造成的。首先從外觀(guān)檢查高壓嘴處，發(fā)現高壓帽老化，并局部破裂，換新后故障依舊存在?？拷鼨C身細心聽(tīng)，能聽(tīng)到高壓放電的打火聲，根據打火聲的厲害程度，初步判定打火聲是從高壓套筒里傳出來(lái)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(wàn)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(wàn)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），結果發(fā)現電容C3-16兩端實(shí)測電壓指示值隨打火聲的出現而擺動(dòng)。從外觀(guān)看又發(fā)現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(diǎn)很穩定。

　　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(shí)，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(guò)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。

　　倍壓整流電子鎮流器電路