五等-電子工程電子學大意112 年第 17 題單選題
圖為全波倍壓電路,當輸入(Vin)是 110 Vrms 之弦波,二極體視為理想,且 R、C1、C2 值夠大。輸出端電壓(Vo)約為何?
A220 V
B330 V
C311 V正確答案
D155.54 V
C正確答案
全波倍壓電路:輸出約為輸入峰值電壓的2倍?不!本電路為全波整流後充電,Vo≈2×Vpeak/2=Vpeak=311V
為什麼答案是 C
Vpeak=110√2≈155.6V。正半週D1導通C1充至Vpeak;負半週D2導通C2充至Vpeak。C1正端接Vo,C2正端接中點(Vin負端),C1與C2串聯,Vo=C1+C2=155.6+155.6≈311V
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完整詳解
Pro · 無限重點 全波倍壓電路:輸出約為輸入峰值電壓的2倍?不!本電路為全波整流後充電,Vo≈2×Vpeak/2=Vpeak=311V
Vin=110Vrms → Vpeak=110×√2≈155.6V。圖中C1由D1充至Vpeak,C2由D2充至Vpeak,但Vo=C1+C2串聯輸出?不對!看圖:C1與C2串聯對地,Vo取自兩者串聯頂端,實為兩個Vpeak串加=311V
逐選項分析
A✕ 陷阱
220V是兩倍Vrms(110×2),屬於概念混淆,倍壓電路應以峰值計算,而非直接乘以Vrms數值
B✕
330V約為110×3,屬三倍壓概念,此圖為全波倍壓(二倍壓)電路,不是三倍壓電路
C✓ 正確
Vpeak=110√2≈155.6V。正半週D1導通C1充至Vpeak;負半週D2導通C2充至Vpeak。C1正端接Vo,C2正端接中點(Vin負端),C1與C2串聯,Vo=C1+C2=155.6+155.6≈311V
D✕ 陷阱
155.54V≈Vpeak=110√2,這只是輸入峰值電壓,是半波整流的輸出,未達到倍壓效果,忽略了倍壓電路的電容疊加原理
全波倍壓電路動作分析
| 半週期 | 導通元件 | 電容充電對象 | 充電電壓 | 輸出貢獻 |
|---|
| 正半週 (Vin+在上) | D1導通 | C1 | Vpeak≈155.6V | C1儲能 |
| 負半週 (Vin+在下) | D2導通 | C2 | Vpeak≈155.6V | C2儲能 |
| 穩態輸出 | C1+C2串聯 | — | 2×Vpeak≈311V | Vo≈311V |
最常見陷阱:將Vrms=110V直接×2得220V(選項A),忘記倍壓電路是對峰值電壓操作。另一陷阱是選155.6V(選項D),只算出Vpeak卻忘記倍壓效果。正確做法:先換算峰值Vpeak=Vrms×√2,再×2得最終輸出。