一种采用二极管和电容器模拟的变压器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种采用二极管和电容器模拟的变压器，包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11，电解电容C1、C2、C3、C4、C

【技术实现步骤摘要】
一种采用二极管和电容器模拟的变压器


[0001]本技术涉及一种模拟变压器的技术，尤其一种采用电容网络及二极管网络组成的模拟变压器。

技术介绍

[0002]变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯），在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。
[0003]在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势。
[0004]此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理，故变压器就是一种利用电磁互感应变换电压、电流和阻抗的器件。
[0005]比如，一种降压变压器，降压变压器是把指输入端的较高电压，转换为输出相对偏低的理想电压，从而达到降压的目的变压器，在变压器负载不变的情况下，升高输出电压则输出电流下降，降低电压则电流上升，原因是基于公式：，在P不变的情况下，V升高，I就降，V降，I就升。
[0006]电容器极板上所带电荷对定向移动的电荷具有阻碍作用，叫做容抗，正是由于容抗的存在使得电容充电呈现非线性，开始充电电流变化率大，但是能量是守恒的，电容两端的电压却是开始变化率却小，就是变化相对比较平滑，和电流想对应，故电容两端的电压不能突变，电流超前电压。
[0007]二极管是单向导电的，但实际上双向都可以流过电流的，只不过它向两个方向导电的电流相差很大，以致于在很多电路中将它另一向导电的电流可以忽略，所以才认为它是单向导电的。
[0008]基于二极管的单向导电性以及电容端电压不能突变的特性，将若干个电容串联，每个电容的负极连接一个反向的输出二极管，较高幅度的交流输入电压给这些串联的电容充电，充电期间单向二极管截止。
[0009]交流输入电压过零瞬间，电容正极降为0，电容端电压不能突变，负极电位变为负极性，上述二极管反向电流导通，负载端获取反向的较低电压，由于几个电容串联，故总的输出电流翻倍，对外表现为输出电压降低、输出电流升高，与降压变压器的传输特性相似，故可以称为模拟的变压器。

技术实现思路

[0010]本技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠的模拟变压器的技术。
[0011]为实现上述目的，本技术提供一种采用二极管和电容器模拟的变压器，其包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11，电解电容C1、C2、C3、C4、C
L
；输入脉冲信号Uin依次通过正向所述电解电容C4、正向所述二极管D10、正向所述电解电容C3、正向所述
二极管D7、正向所述电解电容C2、正向所述二极管D4、正向所述电解电容C1连接工作地，输入脉冲信号Uin通过反向的所述二极管D3连接所述电解电容C1的正极，同时输入脉冲信号Uin通过反向的所述二极管D6连接所述电解电容C2的正极，同时输入脉冲信号Uin通过反向的所述二极管D9连接所述电解电容C3的正极，所述二极管D1的正极通过反向所述二极管D2连接输出负直流电压Uout，所述二极管D4的正极通过反向所述二极管D5连接输出负直流电压Uout，所述二极管D7的正极通过反向所述二极管D8连接输出负直流电压Uout，所述二极管D10的正极通过反向所述二极管D11连接输出负直流电压Uout，输出负直流电压Uout通过反向的所述电解电容C
L
连接工作地，所述电解电容C
L
的负端即输出负直流电压Uout。
附图说明
[0012]附图1、附图2、附图3用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，
[0013]附图1 是电容的充放电电路；
[0014]附图2是电容的充放电曲线；
[0015]附图3是采用二极管和电容的模拟降压变压器电路图。
具体实施方式
[0016]电容的充放电过程简介
[0017]电容的充放电过程如图1所示，电压U
i
为一交流脉冲信号，电容C的初始电压U
C
为零，充电电流方向如图1，放电电流方向与图1相反。
[0018]若将矩形脉冲序列信号加在电压初值为零的RC 串联电路上，电路的瞬变过程就周期性地发生了，显然，RC电路的脉冲响应就是连续的电容充放电过程。
[0019]矩形脉冲的幅度为U，脉宽为 t，即当 0≤t≤t1时，u (t ) =U，电容C经电阻R被充电；当 t1≤t≤t2时，电容器经电阻 R 放电。
[0020]仔细观察图2的充放电曲线，电源信号u
i
为0，电容C存储的电荷通过电阻R反向放电，在时间为t1的瞬间，如果电阻R被如图1电流方向的反向二极管代替，由于理想二极管的压降为0，t1时刻的U
R
负电压叠加在U
C
上，故t1时刻电容的电压U
C
=0，电容C的负极电位此时为
‑
u，电容C上的电荷通过二极管向电源反向充电，即电容放电。
[0021]采用二极管和电容模拟的降压变压器
[0022]由若干个二极管和电容器组成的电路网络，从输入端输入高压小电流交流信号而输出低电压大电流直流信号，其性能很像一个降压变压器，如图3所示，可以看到，该电路包括五个电解电容、十一个整流二极管，该模拟变压器电路是由方波输入脉冲信号激励的。
[0023]当输入脉冲信号处于峰值电压V
P
时，二极管D9、D6、D3反接，截止，输入电流通过二极管D
10
、D7、D4、D1串联电容器C4、C3、C2、C1充电，基于这4个电容器的串联结构特性，每个电容器上的电压达到约为1/4(V
P
‑
4V
F
)V，其中V
F
是二极管D
10
、D7、D4、D1上的正向压降，充电期间，二极管D2、D5、D8、D
11
反接，截止。
[0024]但是，总的输出电压并不等于四个电容器上的电压的并联，因为二极管D2、D3、D5、D6、D8、D9、D
11
上还有压降，输出电压的具体计算方法按照每个电容的放电回路分别对待，因此，本电路对于输入端低幅度的激励信号不起作用，因为在二极管上的压降损失过多。
[0025]例如，对于15V和60V的峰
‑
峰值输入交流信号，电路相应的输出直流电压约为
‑
1.65V和
‑
12.9V，具体情况与负载有关，28V的峰
‑
峰值的输入交流信号产生约
‑
5V的直流输出。
[0026]方波发生器使电容器C4、C3、C2、C1串联充电，又使电容器C4、C3、C2、C1并联放电，故输出电流大大增加，但输出电压约为输入脉冲电压峰
‑
峰值的1/5。
[0027]当输入脉冲信号翻转为0伏时，二极管D9、D6、D3正接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用二极管和电容器模拟的变压器，其特征在于：所述模拟的变压器包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11，电解电容C1、C2、C3、C4、C
L
；输入脉冲信号Uin依次通过正向所述电解电容C4、正向所述二极管D10、正向所述电解电容C3、正向所述二极管D7、正向所述电解电容C2、正向所述二极管D4、正向所述电解电容C1连接工作地，输入脉冲信号Uin通过反向的所述二极管D3连接所述电解电容C1的正极，同时输入脉冲信号Uin通过反向的所述二极管D6连接所述电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建国，宁永香，崔燚，
申请(专利权)人：山西工程技术学院，
类型：新型
国别省市：