倍压整流电路ppt课件

倍压整流电路,1,倍压整流线路的优势,在某些电子设备中，需要高压（几千伏甚至几万伏）、小电流的电源电路。因为一般整流电路的整流变压器的次级电压必须升的很高，圈数势必很多，绕制困难。而倍压整流电路，在较小电流的条件下，能提供高于变压器次级输入的交流电压幅值数倍的直流电压，可以避免使用变压比很高的升压变压器，整流元件的耐压相对也可较低，所以这类整流电路特别适用于需要高电压、小电流的场合。,2,倍压整流电路,倍压整流是利用电容的充放电效应工作的整流方式，它的基本电路是二倍压整流电路。多倍压整流电路是二倍压电路的推广。,3,桥式二倍压整流线路,当e2正半周时，D1导通，如果负载电阻RL很大，即流过RL的电流很小的话，整流电流iD1使C1充电到E2的电压，并基本保持不变，极向如图中所示。同样，当e2负半周时，经D2对C2也充上E2的电压，极向如图中所示。跨接在两个串联电容两端的负载RL上的电压UL=UC1+UC2，接近于e2幅值的两倍。所以称这种电路为二倍压整流电路。,4,桥式二倍压整流线路,实际上，在正半周C1被充电到幅值E2后，D1随即截止，C1将经过RL对C2放电，UC1将有所降低。在负半周，当C2被充电到幅值E2后，D2截止，C2的放电回路是由C1至RL，UC2也应有所降低。这样，UC1和UC2的平均值都应略低于E2，也即负载电压是不到次级绕组电压幅值的两倍的。只有在负载RL很大时，ULE2。,5,半波二倍压整流线路,当交流电压e2在正半周时，D1导通，C1通过D1被充电到e2的峰值E2，极向如图4中所示。在交流电压e2为负半周时，D1因受反向电压而截止，D2则受正向电压而导通。在D2导通期间，电容C1上的电压E2M=E2因维持不变，其作用类似于一个直流电源。它与交流电源相串联，所以，C1上的电压UC1与电源电压e2相加，经D2向C2充电，充电电压是e2+UC1。,6,几种多倍压整流电路,7,几种多倍压整流电路,1、下图电路是一种三倍压整流电路：,8,几种多倍压整流电路,2、下图是另一种三倍压整流线路,9,几种多倍压整流电路,3、改进版多倍压整流线路：,10,几种正电压转负电压电路,1、BUCK-BOOST线路buckboost功率级是因为输出电压和输入电压是反向的，这种拓扑结构可以得到在幅度上，比输入电压更高的输出电压（像升压（boost）功率级），或者更低的输出电压（像降压（buck）功率级）,11,BUCK-BOOST线路工作原理,在ON态，Q1此时为低电阻，RDS(ON)，从漏极到源极，只有很小的电压降VDS=ILRDS(on)。同时电感器的直流电阻上的电压降也很小，等于ILRL。因此，输入电压VI，减去损耗(VDS+ILRL)，就加载到电感器L两端。在这段时间CR1是关的，因为它是反向偏置的。电感电流IL，从输入源VI流出，经过Q1，到地。在开(ON)态，加在电感器两端的电压为定值，等于VIVDSILRL。电感上的电流会随着所加的电压而增大。同时，由于加载的电压通常必须为定值，所以电感电流线性增加。,12,BUCK-BOOST线路工作原理,当Q1关时，它的漏极和源极间有很高的阻抗，所以，流过电感L的电流不能瞬时的变化，从Q1转移到CR1。随着电感电流的减小，电感两段的电压改变极性直到整流器CR1变为前向偏置，打开的时候，这时电感L两段的电压变为(VOVdILRL)，式中的Vd是CR1的前向电压降。电感电流IL，这时从输出电容和负载电阻的组合，经过CR1到地。注意CR1的方向和电感中电流的流向意味着输出电容和负载电阻中电流导致VO为负电压。在关态（OFF）时，电感两端的电压为定数，且为(VOVdILRL)，为了保证同样极性的转换，这个加载电压必须是负的（或者在开态（ON）时为极性相反的加载电压），因为输出电压为负的。因此，电感电流在OFF态时是减小的，而且由于加载电压必须是常数，所以电感电流线性减小。,13,BUCK-BOOST线路工作原理,14,BUCK-BOOST线路工作原理,15,几种正电压转负电压电路,2、利用电荷泵产生负压,16,STEP1,第一步:开关管S1、S2导通而S3、S4关断时,VIN对飞电容Cfly充电。如果开关用S1用PMOS器件实现而S2S4用NMOS器件实现,则Vcap+=Vin-VoP(VoP为PMOS管的工作时漏源间压降),Vcap-=0；,17,STEP2,第二步:管S1、S2关断而S3、54导通时Cfly即将部分电荷转移给Cout,直到两电容间电荷转移达到平衡,考虑到MOS开关管源漏之间的压降,此时A点输出电压为VA=Vin-Von-Vop(Von为NMOS管的工作时源漏间压降)。不论Cfly和Cout为多少,如果没有内部损耗总会试图让它们两端的电压相等;,18,STEP3,第三步:当电路状态最终达到平衡时,Cout高电位端接地，使得输出电压Vout变为-VA,当电路状态最终达到平衡时,输出端电压Vout=-(VIN-Von-Vop),19,考虑电路带负载的情况,由于负载会从电路中抽取电流,负载上具有VL大小的压降VL=-IouT/(Cfly+Cs)xfosc)最终的输出电压为:Vout=-(Vin-Vop-Von-Iout/(Cfly+Cs)Xfosc)由上式我们了解到输出电压的大小与输入电压,输出电流及功率开关管的开关频率都有密切的关系,振荡器的频率越高,电荷泵的转换效率就越高。但振荡器的频率是不可以无限提高的,需要由开关工作期间的导通速度决定,20,几种正电压转负电压电路,3、单转双电压法把两组电压相同的电源串联，形成以中心点为0电压的正负电源。常用于功放等需要对称供电的场合。,21,单转双电压法,3.1,图1：是最简的单转双电路，缺点是R1、R2阻值较小时，电路自身消耗功率大，阻值较大时带负载能力很弱，这种电路的实用性不强。,22,单转双电压法,3.2,图2：是把图1中的电阻换成两个大电容就得到这个电路，这种电路的功耗降为零，仅适用于正负两端的负载阻抗相等或近似相等的情况。,23,单转双电压法,3.3,图3：是在图1的基础上增加两个三极管，增强了负载能力，输出电流的大小取决于BG1和BG2的最大集电极电流Icm，通过反馈网络可使两路负载阻抗不等时也能保持正负电源基本对称。例如：由负载阻抗不等引起Ub下降时，由于Ua不变(R1，R2分压供给恒定Ua)，使BG1导通，BG2截止，使RL2流过一部分BG1的电流，进而导致Ub上升，当RL1、RL2相等时BG1、BG2均处于截止状态。,24,单转双电压法,3.4,图4：是在图3的基础上进行改进，增加的两个偏置二极管，使两个三极管偏离了死区，加强了反馈作用，使得双电源的对称性和稳定性比较好，D1、D2也可以用几十至几百欧的电阻代替。,25,单转双电压法,3.5,图5：是在图4的基础上进行改进，比图4有更好的对称性和稳定性，它用一个稳压管和一个三极管代替了图4中的R2，使反馈作用进一步加强。,26,几种正电压转负电压电路,4、电压反接法,27,几种正电压转负电压线路,5、专用ICME7660C是一款DC/DC电荷泵电压反转专用集成电路。芯片采用成熟的AL