倍压整流电路的工作原理及电路设计

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1、倍压整流电路的工作原理及电路设计在某些电子设备中，需要高压（几千伏甚至几万伏）、小电流的电源电路。一般都不采用前面讨论过的几种整流方式，因为那种整流电路的整流变压器的次级电压必须升的很高，圈数势必很多，绕制困难。这里介绍的倍压整流电路，在较小电流的条件下，能提供高于变压器次级输入的交流电压幅值数倍的直流电压，可以避免使用变压比很高的升压变压器，整流元件的耐压相对也可较低，所以这类整流电路特别适用于需要高电压、小电流的场合。倍压整流是利用电容的充放电效应工作的整流方式，它的基本电路是二倍压整流电路。多倍压整流电路是二倍压电路的推广。1、二倍压整流电路（1）桥式二倍压整流电路图1

2、所示电路是桥式倍压整流电路，图1中的(1)和(2)为同一电路的两种不同画法。在这里，用两个电容器取代了全波桥式整流电路中的两只二极管。整流管D1、D2在交流电的两个半周分别进行半波整流。各自对电容C1和C2充电。由负载RL与C1、C2回路看，两个电容是接成串联的。负载RL上的直流电能是由C1、C2共同供给的。当e2正半周时，D1导通，如果负载电阻RL很大，即流过RL的电流很小的话，整流电流iD1使C1充电到E2的电压，并基本保持不变，极向如图中所示。同样，当e2负半周时，经D2对C2也充上E2的电压，极向如图中所示。跨接在两个串联电容两端的负载RL上的电压UL=UC1+UC2

3、，接近于e2幅值的两倍。所以称这种电路为二倍压整流电路。实际上，在正半周C1被充电到幅值E2后，D1随即截止，C1将经过RL对C2放电，UC1将有所降低。在负半周，当C2被充电到幅值E2后，D2截止，C2的放电回路是由C1至RL，UC2也应有所降低。这样，UC1和UC2的平均值都应略低于E2，也即负载电压是不到次级绕组电压幅值的两倍的。只有在负载RL很大时，UL≈E2。UC1、UC2及UL的变化规律如图2所示。这种整流电路中每个整流元件承受的最大反向电压是2E2，电容器C1、C2上承受的电压为E2，这里的电容器同时也起到滤波的作用。电容值愈大，输出电压中的纹波成分愈小。可以看

4、出，这种电路的交流输入端和直流输出端是不能同时接地的。（2）半波二倍压整流电路半波二倍压整流电路如图3所示，这种电路的两个半波整流充电环节前后串联，交流输入和直流输出有一公共端点。当交流电压e2在正半周时，D1导通，C1通过D1被充电到e2的峰值E2，极向如图4中所示。在交流电压e2为负半周时，D1因受反向电压而截止，D2则受正向电压而导通。在D2导通期间，电容C1上的电压E2M=E2因维持不变，其作用类似于一个直流电源。它与交流电源相串联，所以，C1上的电压UC1与电源电压e2相加，经D2向C2充电，充电电压是e2+UC1。在C2因充电而获得电荷时，C1将因本身放电而失去同

5、样数量的电荷，但在这随后的正半周充电中就可以得到补充。经过几个周期以后，从C1转移到上C2的电荷将减少到零。于是UC1保持了最大的电压E2M=E2，在此后的负半周期中，C2上充电的电压UC2达到最大值，即2E2M。如图3所示，负载是与C2并联的，所以负载上的电压就是2E2M。当D2截止后，C2继续通过RL放电，输出的直流电压UC2将随之有所降低，直到下一个负半周再度充电为止。所以输出直流电压是UC2在一个周期内起伏的平均值，是低于的2E2M。RL愈大，输出直流电压愈接近于2E2M。与桥式二倍压整流电路相比较，这里交流电源一周期内只给C2进行一次脉冲式的充电，纹波分量的最低频率

6、较前一种电路减少一半。在元件参量相同时，因为这里的C2放电时间较长，纹波电压的幅值也相应较大。在桥式倍压电路中，C1和C2承受的直流电压都是E2M（即E2），而这里C2承受的直流电压是2E2M。在两种电路中，每一整流管承受的反峰电压都等于2E2M。2、三倍压、多倍压整流电路把二倍压整流电路推广，可以构成三倍压整流或多倍压整流电路。（1）三倍压整流电路图5电路是一种三倍压整流电路，它是在图3半波二倍压整流电路的基础上再串接一节半波整流电路构成的。该电路的整流管D1、D2和电容器C1、C2构成了半波二倍压整流电路，这一部分电路的工作情况与图3所示电路是完全一样的。在三倍压电路中。

7、整流管D3是在交流电源正半周时导通的。D3导通时，电容器C2与电源串联，通过D3对C3充电。因此，C3将被充电到3E2M。当负载接在C3两端时，负载上所获得的直流电压UL将接近于电源变压器次级交流电压幅值的三倍。图6电路是另一种三倍压整流电路。它同样是以图3电路为基础的。这里与图5电路所不同的地方，就在于第三个整流充电环节中的电容器C3不是像图5那样直接接地，而是通过电容器C1接地的。因此，在D3导通时是由电容器C2、交流电源和电容器C3三者串联通过D3对C3充电的。C3上充电的最大电压值为上述三者最大