电压倍增器,就像那些接近Cockroft-walton倍增器的一个阶段,是众所周知的。它们可以使交流输入的电压翻倍,在变压器的输出端也很有用。当然,代价是输出电流是输入电流的一半。我的问题是:是否存在一种电路(希望是模拟的无源电路),而不是变压器,来执行双重任务:输入交流电,输出交流电(甚至是直流电),输入电压是输入电流的一半,输出电流是输入电流的两倍。
洞察:这将足以找到一种方法,在2个电容器串联充电和放电并联。
电压倍增器,就像那些接近Cockroft-walton倍增器的一个阶段,是众所周知的。它们可以使交流输入的电压翻倍,在变压器的输出端也很有用。当然,代价是输出电流是输入电流的一半。我的问题是:是否存在一种电路(希望是模拟的无源电路),而不是变压器,来执行双重任务:输入交流电,输出交流电(甚至是直流电),输入电压是输入电流的一半,输出电流是输入电流的两倍。
洞察:这将足以找到一种方法,在2个电容器串联充电和放电并联。
你可以建立这样的电路,但它需要一些有源设备。你不能只用二极管和电容器。这是1除以8,输入是市电交流输出是直流电。它在4W时的效率约为85%。它可以在几个方面进行改进,但就目前而言,它非常简单:
R10是负载。在这个例子中,它绘制了大约4W与220VAC输入(输出电压约32V)。你不可能在不大幅降低效率的情况下再画更多。
这是它的工作原理:当输入交流正弦为正时,PMOS是阻塞的,并且串联的8个电容通过顶部二极管D30和所有串联的霰子(PMEG6030)(其他二极管不导电)充电。所以每个电容器最终以VIN/8充电。当正弦为负时,D30停止导电,但PMOS仍有导电。这使得所有的MMDB3004导电和8个电容器成为所有并联。然后电荷转移到输出电容C4。
事实上,这和电荷泵的工作原理一模一样。你可以通过调整电容器和二极管的数量来除以你想要的数,而不是8。当然,如果数量过多,会影响效率。
这个电路工作在半波(一半充电,一半放电)。全波运行是可能的,但会变得复杂得多。
还要注意组件的选择非常关键。除了串联的霰弹二极管外,所有二极管都必须承受市电电压。霰弹枪和电容器必须承受最大输出电压(输入电压除以8)。PMOS必须能承受市电电压,且RDSon较低,否则效率会下降很多。R1必须是额定市电电压。
最后,从安全的角度来看,我不推荐这种电路,因为它没有隔离。此外,每个组件的尺寸使它并不比一个小型变压器更紧凑。可能也不便宜,考虑到所需的组件数量(当除以一个高比率时),并考虑到所需的场效应晶体管(尽管可以反转整个电路,使用更便宜的n通道场效应晶体管)。总之,这条赛道实际上并不是最好的选择。
也许使用双电容?是这样的:
从概念上讲,当电压倍增器中的电容在节点上保持电压永不归零时,在这个电路中,电感存储能量并在一个支路中保持电流永不归零。
在这幅图中,在\${L1} $上的平均电流是\${I_{D1}} $的1.5倍(在\$D_1\$上的平均电流是1,6A),但如果我们减小纹波,整流电流将在3.2A左右,因此\$ I_{L1} = 3.2{\text{A}} = 2* \overline{I_{D1}} $。
问题是:我们怎样才能减少涟漪?
Ngspice给了我类似的结果。