倍压整流和多倍压整流电路

什么是倍压整流电路？

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，用耐压较高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。

工作原理：

倍压整流电路：利用滤波电容的存储作用，由多个电容和二极管可以获得几倍于变压器副边电压的输出电压，称为倍压整流电路。电路如图下所示。

★当u2正半周时节，电压极性如图所示，D1导通，D2截止；C1充电，电流方向和C1上电压极性如图所示，C1电压最大值可达 。

　　★当u2负半周时节，电压极性如图所示， D2导通，D1截止；C2充电，电流方向和C2上电压极性如图所示，C2电压最大值可达 。

可见，对电荷的存储作用，使输出电压（即C2上的电压）为变压器副边电压的两倍，利用同样原理可以实现所需倍数的输出电压。

　如上图所示为多倍压整流电路，在空载情况下，根据上述分析方法可得，C1上的电压为 ，C2～C6上的电压为 。因此，以C1两端作为输出端，输出电压的值为 ；以C2两端作为输出端，输出电压的值为 ；以C1和C3上电压相加作为输出，输出电压的值为 ……，依此类推，从不同位置输出，可获得 的4、5、6倍的输出电压。

倍压整流电路的优点和缺点：

　　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：

 输出电压纹波为：