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倍压整流电路

   关键词： 倍压整流 电路 电容 二极管 耐压

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 在一些需用高电压、小电流的地方，常常使用倍压整流电路。倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。

　　图5一14是二倍压整流电路。电路由变压器B、两个整流 二极管D1、D2及两个电容器C1、C2组成。其工作原理如下：

　　e2正半周（上正下负）时，二极管D1导通，D2截止，电流经过D1对C1充电，将电容Cl上的电压充到接近e2的峰值，并基本保持不变。e2为负半周（上负下正）时，二极管D2导通，Dl截止。此时，Cl上的电压Uc1＝与电源电压e2串联相加，电流经D2对电容C2充电，充电电压Uc2＝e2峰值＋1．2E2≈。如此反复充电，C2上的电压就基本上是了。它的值是变压器电级电压的二倍，所以叫做二倍压整流电路。

　　在实际电路中，负载上的电压Usc=2X1.2E2 。整流二极管D1和D2所承受的最高反向电压均为。电容器上的直流电压Uc1=，Uc2=。可以据此设计电路和选择元件。

　　在二倍压整流电路的基础上，再加一个整流二极管D3和－个滤波电容器C3，就可以组成三倍压整流电路，如图5-15所示。三倍压整流电路的工作原理是：在e2的第一个半周和第二个半周与二倍压整流电路相同，即C1上的电压被充电到接，C2上的电压被充电到接近。当第三个半周时，D1、D3导通，D2截止，电流除经D1给C1充电外，又经D3给C3充电， C3上的充电电压Uc3=e2峰值＋Uc2一Uc1≈这样，在RFZ，，上就可以输出直流电压Usc＝Uc1i＋Uc3≈＋＝3√2 E。，实现三倍压整流。

　　在实际电路中，负载上的电压Ufz≈3x1.2E2整流二极管D3所承妥的最高反向电压也是电容器上的直流电压为。

　　照这样办法，增加多个二极管和相同数量的电容器，既可以组成多倍压整流电路，见图5一16。当n为奇数时，输出电压从上端取出：当n为偶数时，输出电压从下端取出。

　　必须说明，倍压整流电路只能在负载较轻（即Rfz较大。输出电流较小）的情况下工作，否则输出电压会降低。倍压越高的整疏电路，这种因负载电流增大影响输出电压下降的情况越明显。

　　用于倍压整流电路的二极管，其最高反向电压应大于。可用高压硅整流堆，其系列型号为2DL。如2DL2／0．2，表示最高反向电压为2千伏，整流电流平均值为200毫安。倍压整流电路使用的电容器容量比较小，不用电解电容器。电容器的耐压值要大于1．5x，在使用上才安全可靠。

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倍压整流电路的实质是电荷泵。最初由于核技术发展需要更高的电压来模拟人工核反应，于是在1932年由COCCROFT和WALTON提出了高压倍压电路，通常称为C-W倍压整流电路。

倍压整流电路有多种结构，各有优缺点。常见电路如下：

这三个电路都是6倍压整流电路，各有特点。我们通常称每2倍为一阶，用N表示，上述电路都是3阶，即N=3。如果希望输出电压极性不同，只要将所有的二极管反向就可以了。

电路1的优点是每个电容上的电压不会超过变压器次级峰值电压U的两倍，即2U，所以可以选用耐压较低的电容。缺点是电容是串联放电，纹波大。

电路2的优点是纹波小，缺点是对电容的耐压要求高，随着N的增大，电容的电压应力随之增加。图中最后一个电容的电压达到了6U。

电路3是电路1的改进，优点是纹波比电路1小很多，电容电压应力不超过2U。缺点是电路复杂。

下面以电路1为例简单说明工作原理：

当变压器次级输出为上正下负时，电流流向如图所示。变压器向上臂三个电容充电储能。

当变压器次级输出为上负下正时，电流流向如图所示。上臂电容通过变压器次级向下臂充电。

如 果不带负载，稳态时，除了最左边的那个电容，其他每个电容上的电压为2U，所以总的输出电压为6U。事实上，由于高阶倍压整流电路带载能力很差，输出很小 的功率就会导致输出电压的大幅度跌落。假设输出电流为I，每个电容的容量相同，为C，交流电源频率为f，则电压跌落为：

ΔU=（4N3+3N2+2N）

输出电压纹波为：

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倍压整流电路由电源变压器、整流二极管、倍压电容和负载电阻组成。它可以输出高于变压器次级电压二倍、三倍或n倍的电压，一般用于高电压、小电流的场合。

二 倍压整流电路如图Z0707所示。其工作原理是：在u2的正半周，D1导通，D2截止，电容C1被充电到接近u2的峰值u2m，极性如图中 Z0708（a）所标；在u2 的负半周，D1截止，D2导通，这时变压器次级电压u2与C1 所充电压极性一致，二者串联，且通过D2 向C2充电使C2上充电电压可接近2 u2m 。当负载RL并接在C2两端时（RL一般较大），则RL 上的电压UL也可接近2 u2m 。

图Z0709为n倍压整流电路，整流原理相同。可见，只要增加整流二极管和电容的数

目，便可得到所需要的n倍压（n个二极管和n个电容）电路。