干货 | 整流杂谈（七）

我曾经在电源版面发过《整流杂谈》系列帖，迄今已经发过六帖，主要是谈整流电路电流的峰值、平均值和有效值。
　　

虽然倍压整流电路在教材中讲过，在本坛讨论倍压整流的帖子也有相当多的篇数，可是每年都有网友对倍压整流电路提出问题。所以本帖准备讨论讨论倍压整流的细节。
　　

图(01)是半波整流电容输入滤波电路。

图(01)
　　

从图(01)变化出来的一种二倍压整流电路如图(02)。图中未画出交流电源。我们假定两个电容C1和C2容量相等。

图(02)
　　

绝大多数电路，分析时必须确定其初始状态，即时刻为零时电路中各点电压电流等等。图(02)电路，我们假定上电之前(即左边未施加交流电压时)C1和C2两端电压均为零，当然电流也均为零。
　　

我们对左边输入的交流电压半个周期半个周期地进行分析。

图(03)
　　

从时刻零开始，左边施加交流电压，上正下负，峰值为Vp，如图(03)，图中红色箭头表示这个“半周期”内电流方向(注意电流不是半个周期内持续的，半个周期结束时电流为零，下同)。忽略二极管压降，第一个“半周期”结束时，电容C1通过二极管充电到两端电压为Vp，左正右负。二极管D2截止，电容C2两端电压仍然为零。

图(04)
　　

第二个“半周期”，左边交流电压反向，上负下正，二极管D1截止，电流方向如图(04)。左边交流电压和C1两端电压叠加，通过二极管D2对电容C2充电。第二个“半周期”结束时，因为电容C1和C2容量相等，电容C1在第一个“半周期”所储存的电量会消耗一半用于对C2充电，而电容C2被充电到两端电压为1.5Vp，上负下正。

图(05)
　　

第三个“半周期”，左边电压又成为上正下负，。左边电压经二极管D1对电容C1充电，C1两端电压被充到Vp，左正右负，电流方向如图(05)。二极管D2截止，电容C2两端电压保持不变，仍为1.5Vp。

图(06)
　　

第四个“半周期”，左边交流电压上负下正，二极管D1截止。左边交流电压和C1两端电压叠加，通过二极管D2对电容C2充电，电流方向如图(06)。第二个“半周期”结束时，因为电容C1和C2容量相等，电容C1在第一个“半周期”所储存的电量会消耗四分之一用于对C2充电，而电容C2被充电到两端电压为1.75Vp，上负下正。

图(07)
　　

第五个“半周期”，左边交流电压又经二极管D1对电容C1充电，电流方向如图(07)。电容C1被充电到交流电压峰值Vp。

图(08)
　　

第六个“半周期”，仍然是左边交流电压与C1两端电压叠加，经二极管D2对电容C2充电，电流方向如图(08)。电容C2被充电到两端电压为1.875Vp。

图(09)
　　

第七个“半周期”，如图(09)，左边交流电压又经二极管D1对电容C1充电，电流方向如图(09)。电容C1被充电到交流电压峰值Vp。
　　

第八个“半周期”，显然C1两端电压Vp与左边交流电压叠加，通过二极管D2为电容C2充电，使C2两端电压进一步升高。由于每次D1导通时总是将电容C1充电到交流电压峰值Vp，交流电压负半周期电压与C1两端电压叠加，最大为2Vp，所以经过若干个交流周期后，C2两端电压最终将升高到2Vp。
　　

图(02)二倍压电路，右边输出端与交流输入的公共端是输出负端。若要输出对公共端为正的电压，只要将两个二极管方向反过来即可。如图(10)。

图(10)
　　

上面分析，均假定输出开路，即空载。只有输出空载时，C2两端电压才可能升高到2Vp。如果负载不是开路，那么在整个交流周期里面，图(09)中电容C2都要对负载放电，这将使C2两端平均电压降低，也就是说，C2不能输出2Vp那么高电压。而且，负载越重(负载电流大)，这种二倍压整流电路输出电压越低。实际上，无论哪种倍压整流电路，带载能力都不很强，只能在电流较小情况下使用。
　　

由此我们还可以知道：图(09)或者图(10)所示二倍压整流电路一般不怕输出短路。从图(03)到图(09)我们知道：每个交流周期内电容C1充电电量不会超过C1*Vp，因此即使输出端短路，短路电流也不会超过C1*Vp/T，其中T为交流电的周期。只要二极管能够承受这个电流，即使输出短路，倍压整流电路也会自动限流。

图(11)
　　

由上面对图(02)二倍压整流电路的分析，我们不难构造出三倍压、四倍压整流电路来，如图(11)。如果每支二极管和电容算是一“节”，这样的“节”向右接连伸展，可以构成更高倍压的整流电路。
　　

图(11)这个电路中D1、C1、D2、C2与图(10)完全相同。由前面分析可知：C1两端电压在负载开路时可达Vp，C2两端电压在负载开路时可达2Vp。依照前面同样的分析方法，我们可以知道：图(11)中电容C3两端电压在负载开路时可达2Vp，电容C4两端电压在负载开路时可达2Vp。所以，电容C1与C3两端(图中C1左端与C3右端)之间负载开路时电压为3Vp，而电容C2与C4两端(图中C2左端与C4右端)之间负载开路时电压为4Vp。不过，倍压整流倍数越大，带载能力越差，就是说，输出电流稍大输出电压即下降很多。