单相桥式倍压整流电路的制作方法
专利名称：单相桥式倍压整流电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单相桥式倍压整流电路，属电源技术领域。
背景技术：
在人们的日常生产生活中，从家用电视机显像管的阳极高压、实验室中的高压介质击穿装置、到工厂生产中使用的静电除尘、直流高压涉及到的领域无所不在。
多年来，各种获得直流高压的技术方案一直是有关人士十分关注和止在继续探讨的重大课题。但是、时至今日，单相半波倍压整流电路仍一直被公认为是通往直流高压的简单、快捷的重要途径。
单相半波倍压整流电路结构简单，使用方便，但先天不足的负载能力弱和波纹因素大这二重缺陷却严重地制约了它的进一步推广使用。
本发明的目的就是提供一种负载能力更强、波纹因素更小、性能更为成熟的新倍压整流电路——单相桥式倍压整流电路，以便为那些需要提供大电流直流高压或是对直流高压的波纹因素参数要求较高的电子设备成龙配套，并希望通过此项技术最终把产品的整体质量推向一个新的高度。
发明内容
实现本发明的技术方案如下单相桥式倍压整流电路的结构也很简单，它不过是将一个个单相桥式整流电路最终按首尾相接的方式串接而成。但若简单地把直接取自电网或隔离变压器单臂输出端的交流电作几个桥式整流就想将它们的输出首尾相接而串成倍压整流电路这是完全不可能的。
现有技术单相半波倍压整流电路的基本原理给予了本发明十分重要的启示对于二路在电网上相隔半个周期，但电路结构及相关元件参数相应一一对称的单相半波倍压整流电路(如图1)。从二个直流电压的零参考点a和b直到n倍压输出结点an和bn，其间每一对直流电位差相对为零的两个直流相同倍压输出结点之间都输出一组与单相交流电输入端a、b间一样幅值均为Em Sinωt的交流电，将这一组组从o到n倍压对应结点间输出的交流电Em Sinωt依次施以桥式整流，并将这些整流的输出按直流电压高低顺序依次首尾相接，便可得到本发明提供的这种单相桥式倍压整流电路(见图2)。
在本发明电路(见图2)中，B是一只单臂输出的单相交流隔离变压器。电路中的每一只二极管既作半波整流，同时又是桥式整流的一个组成部份。在以a点为直流零电压参考点的a路单相半波倍压整流电路中，二极管D1B、D2C和电容C1a组成第1倍压整流电路，二极管D2B、D3C和电容C2a组成第2倍压整流电路……；在以b点为直流零电压参考点的b路单相半波倍压整流电路中，二极管D1A、D2D与电容C1b组成第1倍压整流电路，二极管D2A、D3D与电容C2b组成第2倍压整流电路。在桥式倍压整流电路中，二极管D1A、D1B、D1C、D1D与电容C1共对输入端a、b间的单相交流电作桥式第1倍压整流，而二极管D2A、D2B、D2C、D2D及电容C2则共对二路单相半波倍压整流电路的第一倍压输出结点1a、1b间输出的与交流输入端a、b间一样幅值同为Em Sinωt的交流电作桥式第2倍压整流……；其中电容C1a、C2a……Cna既是a路半波倍压整流电路中的滤波电容，同时还是1a、2a……na这些倍压输出结点与单相交流电流电输入端a间的交流通道；同样，电路中的电容C1b、C2b……Cnb则既是b路单相半波倍压整流电路b1-bn倍压直流输出结点上的滤波电容，同时也还是这些倍压输出结点与单相交流电的另一输入端b间的交流通道。由于有了这二条必不可少的交流通道，才使得这二路相互对称的单相半波倍压整流电路在依整流倍压次数递增、各倍压输出结点上的直流电位依次增加一倍的同时每一对直流同倍压输出结点之间还始终输出一组与交流输入端a、b间幅值同为Em sinωt的交流电。
也正是由于有了以上二路单相半波倍压整流电路每一对直流相同倍压输出结点上直流电位依次增加一倍，而交流输出始终不变依旧为Em sinωt的相互关系，这才有将该电路中的单相桥式整流电路的输出依次作首尾相接从而得到本发明单相桥式倍压整流电路的最终可能。
图2是本发明提供的单相桥式倍压整流电路，如前所述本发明电路依存于图中的a、b二路在电网上相隔半个周期，但电路结构及元件参数完全对称的单相半波倍压整流电路中。对比以o为直流电压零参考点的本发明的n+1倍单相桥式倍压整流电路和分别以a、b为直流电压零参考点的二路单相半波n倍压整流电路，从《电子技术基础》的教科书中早已得出结论在半波整流电路中，由于负载电流ie是脉动电流、除所需的直流分量Ic外，其中还包括许多不同频率的交流分量，因其负载上的波纹因素较大(其中γ＝1.21)、只有在需要单向电流而不怕脉动的充电整流器中，或是在负载电流非常小而可以采用多级轻巧的RC滤波器的整流中才使用这种简单电路。而对于单相全波(包括桥式)整流电路、其负载电流ie中直流分量幅值是半波电路的二倍，负载上的波纹因素也较半波电路低得多(其中γ＝0.48)而负载电流ie中的交流分量的最低频率为电源频率的二倍，这就为以后的滤波创造了较好的条件。在单相全波(包括桥式)电路中通过每个整流元件的平均电流ID为负载直流电流的一半，这又使得电路的负载特性大为增强。
虽然本发明电路的负载能力较常规的单相半波倍压电路有所增强，但若与单相第1倍压整流电路相比，单相桥式倍压整流也和单相半波倍压整流电路一样，存在一个从第2倍压开始需要为其交流输入提供必要的交流通道的实际问题。
同样地，对于本发明电路，从第2倍桥式倍压整流电路开始、为负载提供的电流大小除了与各整流二极管有关之外，同时还受到电容C1a、C2a……Cna以及电容C1b、C2b……Cnb容量大小的制约。
实施例电子管扩音机在有线广播的使用中占有很大比例，这些扩音机的末级功放屏压一般常取600-1000多伏，硕大的高压变压器在整机中占据了不少的空间和极大比重。例如在上海飞跃150W电子管扩音机中，单个高压变压器的重量已达9.4公斤。
高压变压器需要消耗大量的硅钢片和铜材，这不但增加了制造成本，还使整机的自重大为增加。通常这些扩音机的重量都在数十公斤以上，难免给人一种傻、大、黑、粗的不良印象。为改善电子管扩音机由内及外的各种缺欠，前人为此作出了不懈的努力。
对于电子管扩音机、如果不采取任何措施，直接由电网整流供电，一是会使整机及底盘带电，二是会使输出产生极大的交流嗡声。实际上、扩音机前后各级对供电的波纹要求是有极大差别的，对于推挽输出的功放末级来说，由于两管屏流在输出变压器中形成的磁场相互抵消，屏流中纹波成份在次级并不产生电压，鉴于功放末级工作于大信号放大状态和屏极供电对交流纹波的这种不敏感性，如果在电子管扩音机的末级采用从电网直接倍压整流供电，加之在采用半导体整流器件后，滤波电容可以取得足够大、并配以机器原有的扼流圈作平滑滤波，所以输出端的交流哼声也不致太大，是基本能满足原设计要求的，余下的是整机底板带电的另一难题。
图3是一款有线广播中常用的上海美多300W扩音机后级的电路图。图中，末级功放管G8、G9的栅级输入与推动级功放管G6、G7间有推动变压器B1隔离，而功放管G8、G9与输出负载间又有推挽输出变压器B2相隔离，这就为向末级功放管G8、G9单独从电网倍压整流供电提供了十分必要的与整机其它部分及底板相互隔离的先决条件。
图4是将本发明单相桥式倍压整流电路用于图3电路，向图3电路末级功放的屏极提供从电网直接倍压整流获取直流高压的一个方案其中图4a是经过改造后的上海美多300瓦扩音机电路图、图4b是图4a中倍压整流部份BY框内的电路图。
从图4中可以看出，原先图3中由高压电源变压器，2只汞充气整流二极管，以及充气二极管的灯丝变压器构成的高压整流电路已完全由图4中的直接取自于电网的单相桥式五倍压整流电路BY所取代，原先图3中末级功管G8、G9的栅负压改接至图4中设置的由7915输出的栅负压偏置电路。
从图4中还可以看出，末级功放的屏极供电、栅负压供电自成体系，已经与整机的其它部份以及底板地完全相互隔离。
经过以上改造，不但可降低生产成本，同时也使整机自重大幅下降；高压变压器、整流管灯丝变压器以及汞充气整流二极管的革除相应能节约部份能源，并免去了对极易损坏的汞充气整流二极管的维护，使整机的可靠性得到了提高。
参考书目《电子电路基础》上册 国防工业出版社 成都电讯工程学院编1980年7月节一版
权利要求
1.一种单相桥式倍压整流电路，其特征是这个电路是将依存于在电网上相隔半个周期，但电路结构及元件参数完全对称的二路单相半波压整流电路中、直流等电位的两个直流相同倍压输出结点间输出的单相交流电一组组分别取出作桥式整流，并将各桥式整流器的输出依次首尾相接，从而得到的新电路；电路中、以隔离变压器的单臂输出端[a]、[b]为二路直流电压的零参考点，分别作[a]、[b]二路在电网上相隔半个周期、但电路结构及元件参数完全对称的正向单相半波n倍压整流电路(n＝1.2......∞)；在这二路均为n倍压的单相半波整流电路中存在n对与二直流电压零点[a]、[b]等直流电位的直流同倍压输出结点，而这每一对同直流倍压输出结点之间、除了相互间直流电位差为零的直流关系之外，同时还输出一组与交流输入端[a]、[b]间幅值也同为Em Sinωt的交流电；将交流输入端[a]、[b]间以及这n对直流倍压输出结点间输出的幅值同为Em Sinωt的交流电依次作侨式整流，并将各桥式整流的输出按电压升的顺序依次首尾相接，从而得到本发明的(n+1)倍的单相桥式倍压整流电路。
2.一种根据权利要求1所述的单相桥式倍压整流电路，其特征在于电路中的每一只二极管都身兼半波和桥式整流二职，每一半波整流电路同时还为相应同倍压的桥式整流电路的下一级提供续流和必不可少的交流通道；在[a]路单相半波倍压整流电路中，二极管[D1B、D2C]与电容[C1a]作第1倍压半波整流，二极管[D2B、D3C]与电容[C2a]作第2倍压半波整流......；在[b]路的单相半波倍压整流电路中，二极管[D1A、D2D]与电容[C2b]组成第1倍压整流电路，二极管[D2A、D3D]与电容[C2b]组成第2倍压电路......；在桥式整流电路中，二极管[D1A、D1B、D1C、D1D]与电容[C1]共对输入端[a]、[b]间的单相交流电作桥式第1倍压整流，而二极管[D2A、D2B、D2C、D2D]及电容[C2]则共对二路单相半波倍压整流电路的第1倍压输出结点[1a]、[1b]间输出的与交流输入端[a]、[b]间一样幅值同为Em sinωt的交流电作第2倍压整流，......；其中，电容[C1a、C2a......Cna]既是[a]路半波倍压整流电路中的滤波电容，同时还是[1a、2a......na]这些倍压输出结点与交流输入端[a]间的交流通道；同样，电容[C1b、C2b......Cnb]既是[b]路半波倍压整流电路中的滤波电容，同时也构成了[1b、2b......nb]这些倍压输出结点与交流输入的另一端[b]间的交流通道。
全文摘要
本发明是将依存于在电网上相隔半个周期、但电路结构及元件参数完全对称的二路单相半波倍压整流电路中直流等电位的两个直流相同倍压输出结点之间输出的单相交流电一组组分别作桥式整流，并将各整流输出依次首尾相接，从而得到的一种新的倍压整流电路。与常规的单相半波倍压整流电路相比，它的负载能力更强，波纹因素更小，适用于那些需要提供大电流直流高压或是对直流高压的波纹因素参数要求较高的电子设备，是通往直流高电压的又一重要途径。
文档编号H02M7/19GK1758519SQ20051001097
公开日2006年4月12日 申请日期2005年8月22日 优先权日2005年8月22日
发明者李希强 申请人:李希强
技术领域：
本发明涉及一种单相桥式倍压整流电路，属电源技术领域。
背景技术：
在人们的日常生产生活中，从家用电视机显像管的阳极高压、实验室中的高压介质击穿装置、到工厂生产中使用的静电除尘、直流高压涉及到的领域无所不在。
多年来，各种获得直流高压的技术方案一直是有关人士十分关注和止在继续探讨的重大课题。但是、时至今日，单相半波倍压整流电路仍一直被公认为是通往直流高压的简单、快捷的重要途径。
单相半波倍压整流电路结构简单，使用方便，但先天不足的负载能力弱和波纹因素大这二重缺陷却严重地制约了它的进一步推广使用。
本发明的目的就是提供一种负载能力更强、波纹因素更小、性能更为成熟的新倍压整流电路——单相桥式倍压整流电路，以便为那些需要提供大电流直流高压或是对直流高压的波纹因素参数要求较高的电子设备成龙配套，并希望通过此项技术最终把产品的整体质量推向一个新的高度。
发明内容
实现本发明的技术方案如下单相桥式倍压整流电路的结构也很简单，它不过是将一个个单相桥式整流电路最终按首尾相接的方式串接而成。但若简单地把直接取自电网或隔离变压器单臂输出端的交流电作几个桥式整流就想将它们的输出首尾相接而串成倍压整流电路这是完全不可能的。
现有技术单相半波倍压整流电路的基本原理给予了本发明十分重要的启示对于二路在电网上相隔半个周期，但电路结构及相关元件参数相应一一对称的单相半波倍压整流电路(如图1)。从二个直流电压的零参考点a和b直到n倍压输出结点an和bn，其间每一对直流电位差相对为零的两个直流相同倍压输出结点之间都输出一组与单相交流电输入端a、b间一样幅值均为Em Sinωt的交流电，将这一组组从o到n倍压对应结点间输出的交流电Em Sinωt依次施以桥式整流，并将这些整流的输出按直流电压高低顺序依次首尾相接，便可得到本发明提供的这种单相桥式倍压整流电路(见图2)。
在本发明电路(见图2)中，B是一只单臂输出的单相交流隔离变压器。电路中的每一只二极管既作半波整流，同时又是桥式整流的一个组成部份。在以a点为直流零电压参考点的a路单相半波倍压整流电路中，二极管D1B、D2C和电容C1a组成第1倍压整流电路，二极管D2B、D3C和电容C2a组成第2倍压整流电路……；在以b点为直流零电压参考点的b路单相半波倍压整流电路中，二极管D1A、D2D与电容C1b组成第1倍压整流电路，二极管D2A、D3D与电容C2b组成第2倍压整流电路。在桥式倍压整流电路中，二极管D1A、D1B、D1C、D1D与电容C1共对输入端a、b间的单相交流电作桥式第1倍压整流，而二极管D2A、D2B、D2C、D2D及电容C2则共对二路单相半波倍压整流电路的第一倍压输出结点1a、1b间输出的与交流输入端a、b间一样幅值同为Em Sinωt的交流电作桥式第2倍压整流……；其中电容C1a、C2a……Cna既是a路半波倍压整流电路中的滤波电容，同时还是1a、2a……na这些倍压输出结点与单相交流电流电输入端a间的交流通道；同样，电路中的电容C1b、C2b……Cnb则既是b路单相半波倍压整流电路b1-bn倍压直流输出结点上的滤波电容，同时也还是这些倍压输出结点与单相交流电的另一输入端b间的交流通道。由于有了这二条必不可少的交流通道，才使得这二路相互对称的单相半波倍压整流电路在依整流倍压次数递增、各倍压输出结点上的直流电位依次增加一倍的同时每一对直流同倍压输出结点之间还始终输出一组与交流输入端a、b间幅值同为Em sinωt的交流电。
也正是由于有了以上二路单相半波倍压整流电路每一对直流相同倍压输出结点上直流电位依次增加一倍，而交流输出始终不变依旧为Em sinωt的相互关系，这才有将该电路中的单相桥式整流电路的输出依次作首尾相接从而得到本发明单相桥式倍压整流电路的最终可能。
图2是本发明提供的单相桥式倍压整流电路，如前所述本发明电路依存于图中的a、b二路在电网上相隔半个周期，但电路结构及元件参数完全对称的单相半波倍压整流电路中。对比以o为直流电压零参考点的本发明的n+1倍单相桥式倍压整流电路和分别以a、b为直流电压零参考点的二路单相半波n倍压整流电路，从《电子技术基础》的教科书中早已得出结论在半波整流电路中，由于负载电流ie是脉动电流、除所需的直流分量Ic外，其中还包括许多不同频率的交流分量，因其负载上的波纹因素较大(其中γ＝1.21)、只有在需要单向电流而不怕脉动的充电整流器中，或是在负载电流非常小而可以采用多级轻巧的RC滤波器的整流中才使用这种简单电路。而对于单相全波(包括桥式)整流电路、其负载电流ie中直流分量幅值是半波电路的二倍，负载上的波纹因素也较半波电路低得多(其中γ＝0.48)而负载电流ie中的交流分量的最低频率为电源频率的二倍，这就为以后的滤波创造了较好的条件。在单相全波(包括桥式)电路中通过每个整流元件的平均电流ID为负载直流电流的一半，这又使得电路的负载特性大为增强。
虽然本发明电路的负载能力较常规的单相半波倍压电路有所增强，但若与单相第1倍压整流电路相比，单相桥式倍压整流也和单相半波倍压整流电路一样，存在一个从第2倍压开始需要为其交流输入提供必要的交流通道的实际问题。
同样地，对于本发明电路，从第2倍桥式倍压整流电路开始、为负载提供的电流大小除了与各整流二极管有关之外，同时还受到电容C1a、C2a……Cna以及电容C1b、C2b……Cnb容量大小的制约。
实施例电子管扩音机在有线广播的使用中占有很大比例，这些扩音机的末级功放屏压一般常取600-1000多伏，硕大的高压变压器在整机中占据了不少的空间和极大比重。例如在上海飞跃150W电子管扩音机中，单个高压变压器的重量已达9.4公斤。
高压变压器需要消耗大量的硅钢片和铜材，这不但增加了制造成本，还使整机的自重大为增加。通常这些扩音机的重量都在数十公斤以上，难免给人一种傻、大、黑、粗的不良印象。为改善电子管扩音机由内及外的各种缺欠，前人为此作出了不懈的努力。
对于电子管扩音机、如果不采取任何措施，直接由电网整流供电，一是会使整机及底盘带电，二是会使输出产生极大的交流嗡声。实际上、扩音机前后各级对供电的波纹要求是有极大差别的，对于推挽输出的功放末级来说，由于两管屏流在输出变压器中形成的磁场相互抵消，屏流中纹波成份在次级并不产生电压，鉴于功放末级工作于大信号放大状态和屏极供电对交流纹波的这种不敏感性，如果在电子管扩音机的末级采用从电网直接倍压整流供电，加之在采用半导体整流器件后，滤波电容可以取得足够大、并配以机器原有的扼流圈作平滑滤波，所以输出端的交流哼声也不致太大，是基本能满足原设计要求的，余下的是整机底板带电的另一难题。
图3是一款有线广播中常用的上海美多300W扩音机后级的电路图。图中，末级功放管G8、G9的栅级输入与推动级功放管G6、G7间有推动变压器B1隔离，而功放管G8、G9与输出负载间又有推挽输出变压器B2相隔离，这就为向末级功放管G8、G9单独从电网倍压整流供电提供了十分必要的与整机其它部分及底板相互隔离的先决条件。
图4是将本发明单相桥式倍压整流电路用于图3电路，向图3电路末级功放的屏极提供从电网直接倍压整流获取直流高压的一个方案其中图4a是经过改造后的上海美多300瓦扩音机电路图、图4b是图4a中倍压整流部份BY框内的电路图。
从图4中可以看出，原先图3中由高压电源变压器，2只汞充气整流二极管，以及充气二极管的灯丝变压器构成的高压整流电路已完全由图4中的直接取自于电网的单相桥式五倍压整流电路BY所取代，原先图3中末级功管G8、G9的栅负压改接至图4中设置的由7915输出的栅负压偏置电路。
从图4中还可以看出，末级功放的屏极供电、栅负压供电自成体系，已经与整机的其它部份以及底板地完全相互隔离。
经过以上改造，不但可降低生产成本，同时也使整机自重大幅下降；高压变压器、整流管灯丝变压器以及汞充气整流二极管的革除相应能节约部份能源，并免去了对极易损坏的汞充气整流二极管的维护，使整机的可靠性得到了提高。
参考书目《电子电路基础》上册 国防工业出版社 成都电讯工程学院编1980年7月节一版
权利要求
1.一种单相桥式倍压整流电路，其特征是这个电路是将依存于在电网上相隔半个周期，但电路结构及元件参数完全对称的二路单相半波压整流电路中、直流等电位的两个直流相同倍压输出结点间输出的单相交流电一组组分别取出作桥式整流，并将各桥式整流器的输出依次首尾相接，从而得到的新电路；电路中、以隔离变压器的单臂输出端[a]、[b]为二路直流电压的零参考点，分别作[a]、[b]二路在电网上相隔半个周期、但电路结构及元件参数完全对称的正向单相半波n倍压整流电路(n＝1.2......∞)；在这二路均为n倍压的单相半波整流电路中存在n对与二直流电压零点[a]、[b]等直流电位的直流同倍压输出结点，而这每一对同直流倍压输出结点之间、除了相互间直流电位差为零的直流关系之外，同时还输出一组与交流输入端[a]、[b]间幅值也同为Em Sinωt的交流电；将交流输入端[a]、[b]间以及这n对直流倍压输出结点间输出的幅值同为Em Sinωt的交流电依次作侨式整流，并将各桥式整流的输出按电压升的顺序依次首尾相接，从而得到本发明的(n+1)倍的单相桥式倍压整流电路。
2.一种根据权利要求1所述的单相桥式倍压整流电路，其特征在于电路中的每一只二极管都身兼半波和桥式整流二职，每一半波整流电路同时还为相应同倍压的桥式整流电路的下一级提供续流和必不可少的交流通道；在[a]路单相半波倍压整流电路中，二极管[D1B、D2C]与电容[C1a]作第1倍压半波整流，二极管[D2B、D3C]与电容[C2a]作第2倍压半波整流......；在[b]路的单相半波倍压整流电路中，二极管[D1A、D2D]与电容[C2b]组成第1倍压整流电路，二极管[D2A、D3D]与电容[C2b]组成第2倍压电路......；在桥式整流电路中，二极管[D1A、D1B、D1C、D1D]与电容[C1]共对输入端[a]、[b]间的单相交流电作桥式第1倍压整流，而二极管[D2A、D2B、D2C、D2D]及电容[C2]则共对二路单相半波倍压整流电路的第1倍压输出结点[1a]、[1b]间输出的与交流输入端[a]、[b]间一样幅值同为Em sinωt的交流电作第2倍压整流，......；其中，电容[C1a、C2a......Cna]既是[a]路半波倍压整流电路中的滤波电容，同时还是[1a、2a......na]这些倍压输出结点与交流输入端[a]间的交流通道；同样，电容[C1b、C2b......Cnb]既是[b]路半波倍压整流电路中的滤波电容，同时也构成了[1b、2b......nb]这些倍压输出结点与交流输入的另一端[b]间的交流通道。
全文摘要
本发明是将依存于在电网上相隔半个周期、但电路结构及元件参数完全对称的二路单相半波倍压整流电路中直流等电位的两个直流相同倍压输出结点之间输出的单相交流电一组组分别作桥式整流，并将各整流输出依次首尾相接，从而得到的一种新的倍压整流电路。与常规的单相半波倍压整流电路相比，它的负载能力更强，波纹因素更小，适用于那些需要提供大电流直流高压或是对直流高压的波纹因素参数要求较高的电子设备，是通往直流高电压的又一重要途径。
文档编号H02M7/19GK1758519SQ20051001097
公开日2006年4月12日 申请日期2005年8月22日 优先权日2005年8月22日
发明者李希强 申请人:李希强
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