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倍壓直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

2021/02/19
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新的一年來(lái)臨,祝各位電子愛(ài)好者前程似錦,新的一年在電子領(lǐng)域更上一層樓;新年第一篇,我們來(lái)簡(jiǎn)單的講一下倍壓直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì),下面以一個(gè)實(shí)例來(lái)簡(jiǎn)單的講一下。

倍壓整流電路一般使用在需要高電壓、低電流的場(chǎng)合。倍壓整流顧名思義作用就是將電壓進(jìn)行升壓操作;一般可以將較低的交流電壓,用耐壓較高的整流二極管電容器,整流出一個(gè)較高的直流電壓。

倍壓整流電路一般按照輸出電壓時(shí)輸入電壓的多少倍可以簡(jiǎn)單的分為:二倍壓、三倍壓和多倍壓整流電路。

我們今天講的例子首先通過(guò)多諧振蕩電路輸出一個(gè)方波,然后再通過(guò)一個(gè)倍壓整流電路將輸出的電壓進(jìn)行二倍放大,從而達(dá)到我們通常使用的需求電壓。

設(shè)計(jì)思路就是利用NE555電路產(chǎn)生的諧振脈沖,通過(guò)二極管整流電路整流后向電容充電,讓電容充電到電源電壓,將這樣的整流充電電路逐級(jí)連接,就可以得到二倍、四倍甚至多倍于電源電壓的升壓線路。

原理圖如下所示:

  

我們可以將線路分為兩個(gè)部分來(lái)分析;多諧振電路

多諧振電路作用就是將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流輸出,采用的核心元器件就是NE555定時(shí)器。

由NE555定時(shí)器組成的電路,其中R1、R2、C1為外接元器件,根據(jù)NE555定時(shí)器的工作原理,我們可以知道電容C1充電時(shí),定時(shí)器輸出高電平;電容C1放電時(shí),定時(shí)器輸出低電平。電容不斷進(jìn)行充放電,輸出端便獲得規(guī)律的矩形方波。振蕩頻率取決于R1、R2和C1。

上圖中,電阻R1、R2和C1構(gòu)成定時(shí)器電路,定時(shí)電容C1上的電壓Uc作為高觸發(fā)端TH(6腳)和低觸發(fā)端TR(2腳)的外觸發(fā)電壓。放電端DC(7腳)接在R1和R2之間。電壓控制端CV(5腳)不外接控制電壓而接入高頻干擾旁路電容C2。直接復(fù)位端R(4腳)接高電平,使NE555處于非復(fù)位狀態(tài)。

多諧振蕩器的放電時(shí)間常數(shù): 

正向脈沖寬度Tph=0.693*(R1+R2)*C1;

負(fù)向脈沖寬度Tpl=0.693*R2*C1;

輸出信號(hào)的振蕩周期T為正向脈沖寬度+負(fù)向脈沖寬度=0.5ms。

我們也可以從仿真軟件上讀取周期值:

一格為100uS;我們可以看到一個(gè)周期差不多占據(jù)水平距離5格,從而我們可以得知,一個(gè)周期為500uS,也就是0.5mS。

另一部分倍壓線路如下所示:

當(dāng)NE555輸出電壓處于負(fù)半周期時(shí),D2導(dǎo)通,D1截止,C3充電,C3電壓最大值記為Vm;當(dāng)NE555輸出電壓處于正半周時(shí),D1導(dǎo)通,D2截止,C4充電。由于電荷的存儲(chǔ)作用,可以使C4電壓變?yōu)镹E555輸出電壓的2倍,從而達(dá)到升壓到2倍電壓的目的。 

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公眾號(hào)開(kāi)關(guān)電源解析主筆,開(kāi)關(guān)電源工程師,從事電源行業(yè)8年,擅長(zhǎng)高功率工業(yè)電源的設(shè)計(jì)調(diào)試,主要關(guān)注領(lǐng)域?yàn)榧呻娐?,?shù)字電路,人工智能電源等等,目前專注于手機(jī)充電器和液晶顯示器的領(lǐng)域,希望分享自己的電源知識(shí),為想要從事電源行業(yè)的人才提供一個(gè)敲門磚。