倍压整流——二极管与电容的完美合作

• 说到整流，必定会提到倍压整流技术，一个固定的电压居然何以升高到2倍、3倍.....n倍？这其实是二极管与电容完美配合的结果。今天给大家详细介绍该项技术的来龙去脉，并能在今后的电路中灵活应用。

• 学习前必须先弄清楚几个概念，否则无法进行深入研究。

1. 正弦交流电的关键特点是大小、方向做周期性变化，它有一个正的最大值+Em和负的最小值-Em；

2. 二极管具有单向导电性；

• 电容具有储存电荷之功能，储存时叫充电，释放电能时叫放电，这个过程的时间长度与充电时间常数RC有关。

  好了，有了上面的基础就可以进一步了解倍压整流的含义了。如下图所示，T为变压器，次级输出交流电u=Emsinωt，幅值为Em。

  一、一倍压、二倍压整流原理：当交流电次级为第一个周期的正半周时，如图一，次级绕组下正上负，二极管VD1导通，对C1充电，C1两端的充电电压为左负右正，充电电流方向如箭头所示。C1充电电压的最大值为Em，这就是一倍压整流。当次级绕组交流电为第一个周期的负半周时，如图二，次级绕组上正下负，与电容C1极性一致，相当于两个电源（绕组上与电容）串联，最大电压为2Em，此时二极管VD2导通，VD1截止，串联电源对电容C2进行充电，C2两端充电电压最大值为2Em。这就是二倍压整流，在C2上得到了比原来电压大一倍的电压。

图一 第一个周期的正半周

图二 第一个周期的负半周

• 二、三倍压、四倍压整流原理，在第二个周期的正半周，如图三，次级绕组下正上负，与电容C1、C2相串联，绕组电压与电容C2极性一致，与C1极性相反，故串联电压为Em+2Em-Em=2Em，对电容C3充电，充电电压为2Em。这时C1、C3上的电压相当于串联，两端的总电压为Em+2Em=3Em，这就是三倍压整流。在第二个周期的负半周，如图四，次级绕组上正下负，与电容C1、C2、C3相串联，与上面类似，串联电压为Em+3Em-2Em=2Em，对电容C4充电，充电后最大电压为2Em，同上，C2、C4两端的电压为4Em，这就是4倍压整流；

图三 第二个周期的正半周

图四 第二个周期的负半周

• 三、奇数倍压，偶数倍压整流原理，由以上一倍压、二倍压、三倍压、四倍压原理分析可知，上臂的C3、C5、C7..奇数电容上的电压均是2Em，与电容C1上的电压单个或多个电容相加后，将是奇数倍次级电压最大值，如3Em、5Em；而下面的电容C2、C4、C6上的电压均是2Em，单个或多个电容串联后的电压分别为2Em、4Em、6Em....，均是偶数倍电压最大值。这样就得到了不同的电压。这就是倍压整流的原理。

• 需要指出的是以上分析的过程中只提到了其充电到最大值，我们知道交流电是正弦变化的，达到最大值后要下降，这里面次级电压下降的时候，被二极管反向隔离，电容不能跟随下降，但可以往下一级放电，经过几个周期，电压完全可以达到上述值，这个时间是非常快的，我们是为了分析的简便，否则过于复杂将会无从下手，并且实际结果就是这种情况。

• 从上面的分析得出这种电路的特点，其一，次级绕组一端必须和电容串联；其二，一臂的电容是串联关系，如C1、C3、C5等；第三，二极管是串联关系，如图n个三角形来回并着，这样就保证了充电、放电一次顺序进行；第四，输出电压取至上臂或下臂的某几个电容两端。第五，二极管最大反向电压2Em，电容最大电压也是2Em，可以依次选择元件。第六，这种电路适用于负载较小，因其内阻较大，如果负载较小，电压下降很快。

• 电路应用例子。均是为了提高电压。

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