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电荷泵的优点和缺点
文章来源:永阜康科技 更新时间:2018/11/17 10:36:00

电荷泵应用在电路中实质作用相当于倍压整流电路,在一些需用高电压、小电流的地方,常常使用电荷泵构成的倍压整流电路。倍压整流的意思就是可以把较低的交流电压,用耐压较低的整流二极管和电容器,“整”出一个较高的直流电压。电荷泵一般按输出电压是输入电压的多少倍,分为二倍压、三倍压与多倍压电荷泵。

电压泵电路图

电压泵电路有多种结构,各有优缺点。常见电路如下:

 

 

 

 

这三个电路都是6倍电压泵电路,各有特点。我们通常称每2倍为一阶,用N表示,上述电路都是3阶,即N=3。如果希望输出电压极性不同,只要将所有的二极管反向就可以了。

三种电路电压泵的优缺点

1、电路1

优点是每个电容上的电压不会超过变压器次级峰值电压U的两倍,即2U,所以可以选用耐压较低的电容。缺点是电容是串联放电,纹波大。

2、电路2

优点是纹波小,缺点是对电容的耐压要求高,随着N的增大,电容的电压应力随之增加。图中最后一个电容的电压达到了6U。

3、电路3

是电路1的改进,优点是纹波比电路1小很多,电容电压应力不超过2U。缺点是电路复杂。

电压泵电路图工作原理

下面以电路1为例简单说明工作原理:

 

 

当变压器次级输出为上正下负时,电流流向如图所示。变压器向上臂三个电容充电储能。

当变压器次级输出为上负下正时,电流流向如图所示。上臂电容通过变压器次级向下臂充电。

 

 

如果不带负载,稳态时,除了最左边的那个电容,其他每个电容上的电压为2U,所以总的输出电压为6U。事实上,由于高阶倍压整流电路带载能力很差,输出很小的功率就会导致输出电压的大幅度跌落。假设输出电流为I,每个电容的容量相同,为C,交流电源频率为f,则电压跌落为:

 

 

输出电压纹波为:

 

 

用于倍压整流电路的二极管,其最高反向电压应大于 。可用高压硅整流堆,其系列型号为2DL。如2DL2/0.2,表示最高反向电压为2千伏,整流电流平均值为200毫安。倍压整流电路使用的电容器容量比较小,不用电解电容器。电容器的耐压值要大于1.5x ,在使用上才安全可靠。

 
 
 
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