倍壓整流電路【材料淺析】

1、倍壓整流電路,1,重點資料,倍壓整流線路的優(yōu)勢,在某些電子設備中，需要高壓（幾千伏甚至幾萬伏）、小電流的電源電路。因為一般整流電路的整流變壓器的次級電壓必須升的很高，圈數(shù)勢必很多，繞制困難。而倍壓整流電路，在較小電流的條件下，能提供高于變壓器次級輸入的交流電壓幅值數(shù)倍的直流電壓，可以避免使用變壓比很高的升壓變壓器，整流元件的耐壓相對也可較低，所以這類整流電路特別適用于需要高電壓、小電流的場合。,2,重點資料,倍壓整流電路,倍壓整流是利用電容的充放電效應工作的整流方式，它的基本電路是二倍壓整流電路。多倍壓整流電路是二倍壓電路的推廣。,3,重點資料,橋式二倍壓整流線路,當e2正半周時，D1導通，如

2、果負載電阻RL很大，即流過RL的電流很小的話，整流電流iD1使C1充電到 E2的電壓，并基本保持不變，極向如圖中所示。同樣，當e2負半周時，經(jīng)D2對C2也充上 E2的電壓，極向如圖中所示?？缃釉趦蓚€串聯(lián)電容兩端的負載RL上的電壓UL=U C1+U C2，接近于e2幅值的兩倍。所以稱這種電路為二倍壓整流電路。,4,重點資料,橋式二倍壓整流線路,實際上，在正半周C1被充電到幅值 E2后，D1隨即截止，C1將經(jīng)過RL對C2放電，U C1將有所降低。在負半周，當C2被充電到幅值 E2后，D2截止，C2的放電回路是由C1至RL，U C2也應有所降低。這樣，U C1和U C2的平均值都應略低于 E2，也即

3、負載電壓是不到次級繞組電壓幅值的兩倍的。只有在負載RL很大時，UL E2。,5,重點資料,半波二倍壓整流線路,當交流電壓e2在正半周時，D1導通，C1通過D1被充電到e2的峰值 E2，極向如圖4中所示。在交流電壓e2為負半周時，D1因受反向電壓而截止，D2則受正向電壓而導通。在D2導通期間，電容C1上的電壓E2M= E2因維持不變，其作用類似于一個直流電源。它與交流電源相串聯(lián)，所以，C1上的電壓U C1與電源電壓e2相加，經(jīng)D2向C2充電，充電電壓是e2+ U C1。,6,重點資料,幾種多倍壓整流電路,7,重點資料,幾種多倍壓整流電路,1、下圖電路是一種三倍壓整流電路：,8,重點資料,幾種多倍

4、壓整流電路,2、下圖是另一種三倍壓整流線路,9,重點資料,幾種多倍壓整流電路,3、改進版多倍壓整流線路：,10,重點資料,幾種正電壓轉(zhuǎn)負電壓電路,1、BUCK-BOOST線路 buckboost功率級是因為輸出電壓和輸入電壓是反向的， 這種拓撲結(jié)構(gòu)可以得到在幅度上， 比輸入電壓更高的輸出電壓（像升壓（boost） 功率級） ， 或者更低的輸出電壓（像降壓（buck） 功率級）,11,重點資料,BUCK-BOOST線路工作原理,在ON態(tài)， Q1此時為低電阻， RDS(ON)， 從漏極到源極， 只有很小的電壓降VDS=IL RDS(on)。 同時電感器的直流電阻上的電壓降也很小， 等于IL RL。

5、 因此， 輸入電壓VI， 減去損耗(VDS + IL RL)， 就加載到電感器L兩端。 在這段時間CR1是關的， 因為它是反向偏置的。電感電流IL， 從輸入源VI流出， 經(jīng)過Q1， 到地。 在開(ON)態(tài)， 加在電感器兩端的電壓為定值， 等于VI VDS IL RL。電感上的電流會隨著所加的電壓而增大。 同時， 由于加載的電壓通常必須為定值， 所以電感電流線性增加。,12,重點資料,BUCK-BOOST線路工作原理,當Q1關時， 它的漏極和源極間有很高的阻抗， 所以， 流過電感L的電流不能瞬時的變化，從Q1轉(zhuǎn)移到CR1。 隨著電感電流的減小， 電感兩段的電壓改變極性直到整流器CR1變?yōu)榍跋蚱?/p>

6、，打開的時候， 這時電感L兩段的電壓變?yōu)?VO Vd IL RL)， 式中的Vd是CR1的前向電壓降。 電感電流IL， 這時從輸出電容和負載電阻的組合， 經(jīng)過CR1到地。注意CR1的方向和電感中電流的流向意味著輸出電容和負載電阻中電流導致VO為負電壓。 在關態(tài)（OFF） 時， 電感兩端的電壓為定數(shù)， 且為(VO Vd IL RL)， 為了保證同樣極性的轉(zhuǎn)換， 這個加載電壓必須是負的（或者在開態(tài)（ON） 時為極性相反的加載電壓） ， 因為輸出電壓為負的。 因此， 電感電流在OFF態(tài)時是減小的， 而且由于加載電壓必須是常數(shù)， 所以電感電流線性減小。,13,重點資料,BUCK-BOOST線路工作原理

7、,14,重點資料,BUCK-BOOST線路工作原理,15,重點資料,幾種正電壓轉(zhuǎn)負電壓電路,2、利用電荷泵產(chǎn)生負壓,16,重點資料,STEP1,第一步:開關管S1、S2導通而S3、S4關斷時,VIN對飛電容Cfly充電。如果開關用S1用PMOS器件實現(xiàn)而S2S4用NMOS器件實現(xiàn),則Vcap+=Vin-VoP(VoP為PMOS管的工作時漏源間壓降),Vcap-=0；,17,重點資料,STEP2,第二步:管S1、S2關斷而S3、54導通時Cfly即將部分電荷轉(zhuǎn)移給Cout,直到兩電容間電荷轉(zhuǎn)移達到平衡,考慮到MOS開關管源漏之間的壓降,此時A點輸出電壓為VA=Vin-Von-Vop(Von為NM

8、OS管的工作時源漏間壓降)。不論Cfly和Cout為多少,如果沒有內(nèi)部損耗總會試圖讓它們兩端的電壓相等;,18,重點資料,STEP3,第三步:當電路狀態(tài)最終達到平衡時,Cout高電位端接地，使得輸出電壓Vout變?yōu)?VA,當電路狀態(tài)最終達到平衡時,輸出端電壓Vout=-(VIN-Von-Vop),19,重點資料,考慮電路帶負載的情況,由于負載會從電路中抽取電流,負載上具有VL大小的壓降VL=-IouT/(Cfly+Cs)xfosc) 最終的輸出電壓為:Vout=-(Vin-Vop-Von-Iout/(Cfly+Cs)Xfosc) 由上式我們了解到輸出電壓的大小與輸入電壓,輸出電流及功率開關管的

9、開關頻率都有密切的關系,振蕩器的頻率越高,電荷泵的轉(zhuǎn)換效率就越高。但振蕩器的頻率是不可以無限提高的,需要由開關工作期間的導通速度決定,20,重點資料,幾種正電壓轉(zhuǎn)負電壓電路,3、單轉(zhuǎn)雙電壓法 把兩組電壓相同的電源串聯(lián)，形成以中心點為0電壓的正負電源。常用于功放等需要對稱供電的場合。,21,重點資料,單轉(zhuǎn)雙電壓法,3.1,圖1：是最簡的單轉(zhuǎn)雙電路，缺點是R1、R2阻值較小時，電路自身消耗功率大，阻值較大時帶負載能力很弱，這種電路的實用性不強。,22,重點資料,單轉(zhuǎn)雙電壓法,3.2,圖2：是把圖1中的電阻換成兩個大電容就得到這個電路，這種電路的功耗降為零，僅適用于正負兩端的負載阻抗相等或近似相等的

10、情況。,23,重點資料,單轉(zhuǎn)雙電壓法,3.3,圖3：是在圖1的基礎上增加兩個三極管，增強了負載能力，輸出電流的大小取決于BG1和BG2的最大集電極電流Icm，通過反饋網(wǎng)絡可使兩路負載阻抗不等時也能保持正負電源基本對稱。 例如：由負載阻抗不等引起Ub下降時，由于Ua不變(R1，R2分壓供給恒定Ua)，使BG1導通，BG2截止，使RL2流過一部分BG1的電流，進而導致Ub上升，當RL1、RL2相等時BG1、BG2均處于截止狀態(tài)。,24,重點資料,單轉(zhuǎn)雙電壓法,3.4,圖4：是在圖3的基礎上進行改進，增加的兩個偏置二極管，使兩個三極管偏離了死區(qū)，加強了反饋作用，使得雙電源的對稱性和穩(wěn)定性比較好，D1、D2也可以用幾十至幾百歐的電阻代替。,25,重點資料,單轉(zhuǎn)雙電壓法,3.5,圖5：是在圖4的基礎上進行改進，比圖4有更好的對稱性和穩(wěn)定性，它用一個穩(wěn)壓管和一個三極管代替了圖4中的R2，使反饋作用進一步加強。,26,重點資料,幾種正電壓轉(zhuǎn)負電壓電路,4、電壓反接法,27,重點資料,幾種正電壓轉(zhuǎn)負電壓線路,5、專用IC ME7660C 是一款 DC/DC 電荷泵電壓 反轉(zhuǎn)專用集成電路。芯片采用成熟的AL CMO