倍压整流电路原理
继电保护整定计算-砖砌橱柜
2023年2月20日发(作者：初级会计考试题库)1
（自学）倍压整流电路原理
二极管倍压整流电路（Voltagedoublerrectifer）如图7.1.9所示。
1．工作原理
设电源变压器二次电压u
2
=2U
2
sinωt，电容初始电压为零。
图7.1.9倍压整流电路
(1)当u
2
正半周
a端瞬时极性为正，b端为负，二极管VD
1
导通，C
1
充电，u
C1
≈2U
2
，极性右正
左负。
(2)当u
2
为负半周
a负b正，VD
1
反偏截止，VD
2
正偏导通，C
2
充电，u
C2
=2U
2
+u
C1
≈22U
2
，极性
右正左负。
(3)当u
2
再次为正半周
VD
1
、VD
2
反偏截止，VD
3
正偏导通，C
3
充电，u
c3
=22U
2
+22U
2
-u
C1
≈22U
2
，
极性右正左负。
(4)当u
2
再次为负半周
VD
1
、VD
2
、VD
3
均反偏截止，VD
4
正偏导通，C
4
充电，u
C4
≈22U
2
，极性右正左
负。
依次类推，若在图中e、f点后面按照图示结构接二极管和电容时，则每个电容都将
充电至22U
2
，极性均右正左负。
2．输出电路接法：
(1)
o
u23U
2
，负载接e、b两节点。
(2)
o
u24U
2
，负载接f、a两节点。
在以上分析中，均未考虑电容放电的影响，而实际应用时，当接上负载后，电容将要
对负载放电，使输出电压降低。
2
3．适用场合
倍压整流电路仅适用于负载电流很小的场合。
4．元器件选择
RM
U
22U
2
；C
1
的耐压值
N
U2U
2
，其余电容的耐压值
N
U22U
2
，电容
值可按式τ
d
=R
L
C≥(3～5)T/2估算。
三、滤波电路
1．采用滤波电路的缘由及功用
整流电路输出的电压是脉动的，含有较大的脉动成分。这种电压只能用于对输出电压平
滑程度要求不高的电子设备中，如电镀、蓄电池充电设备等。
滤波电路（Filter）的作用：保留整流后输出电压的直流成分，滤掉脉动成分，使输出
电压趋于平滑，接近于理想的直流电压。
2．分类
常用的滤波电路有电容滤波电路（Capacitancefilter）、电感滤波（Inductancefilter）
和RC-π型滤波电路等。
（一）半波整流电容滤波电路
1）电路组成与工作原理
注意：（1）二极管导通与否由u
C
和u
2
共同决定。（2）
放
>>
充
半波整流电容滤波电路如图1.4.1a所示。设u
2
(0)=0，在0～t
1
期间，二极管VD正偏导
通，电流分成两路：①i
L
，②i
c充
。因充电时间常数τ充
=τ
rc
=(r//R
L
)C≈rC，很小，u
C
快速
上升，在t
1
时刻，u
C
达到峰值2U
2
，其中，r为二极管导通时的正向电阻及变压器二次绕
组直流电阻之和。
二极管的工作状态由变化的u
2
与u
C
决定。t
1
时刻，u
2
=u
C
=2U
2
，VD反偏截止。C向
R
L
放电，τ放=τ
RC
=R
L
C。R
L
>>r，τ
RC
＞＞τ
rc
，故放电过程缓慢，u
C
下降缓慢，因二极管阳
极电位却随u
2
迅速下降，使二极管在一段时间内处于截止状态。
当u
2
自负半周向正半周上升，在t
2
时刻，u
2
＞u
C
，VD又开始导通，向电容C迅速充电，
在t
2
～t
3
期间，u
o
波形按图7.2.1b中B～C段变化。
到t
3
时刻，u
C
=u
2
，二极管又截止，C又对R
L
放电。
2）波形图
综上所述，画出的输出电压u
o
亦即电容C上电压u
C
波形如图1.4.1b所示。
3
图7.2.1半波整流滤波电路及波形
a)电原理图b)波形图
3）电容滤波作用的物理意义
电容C对直流分量相当于开路，而对输出电流中的基波及更高次谐波，只要C足够大，
X
C
可以很小，相当于短路，使输出波形趋于平滑。
4）U
O(AV)
与I
D(AV)
估算
电路输出直流电压平均值为
U
O(AV)
=（1～1.1）U
2
一般取U
O(AV)
=U
2
，流过二极管的平均电流为
I
D(AV)
≈U
2
/R
L
5）二极管选择
在二极管截止时，二极管承受的最大反向电压为变压器二次绕组电压和电容器充电电压
之和，故选二极管时
U
RM
≥U
DM
=22U
2
在实际工作时，冲击电流较大，故选用二极管时，一般选I
F
=（2～3）I
D
。
（二）单相桥式整流电容滤波电路
1．电路组成及工作原理
单相桥式整流电容滤波电路如图7.2.2所示。其工作原理与半波整流滤波电路基本相
同，不同的是输出电压是全波脉动直流电，无论u
2
是正半周还是负半周，电路中总有二极
管导通，在一个周期内，u
2
对电容充电二次，电容对负载放电的时间大大缩短，输出电压波
形更加平滑。
2．波形图及U
O(AV)
估算
波形如图1.4.2b所示，图中虚线为不接滤波电容时的波形，实线为滤波后的波形，输
出电压为
4
U
O(AV)
≈1.2U
2
在电容滤波电路中，若负载电阻开路，U
O
=2U
2
。
3．滤波电容选择
滤波电容按式τ=R
L
C≥（3～5）T/2选取。其中，T是交流电的周期。
滤波电容数值一般在几十微到几千微法，视负载电流大小而定，其耐压值应大于输出电
压值，一般取1.5倍左右，且通常采用有极性的电解电容。
4．滤波电容装接注意事项
在滤波电容装接过程中，切不可将电解电容极性接反，以免损坏电解电容或电容器发生
爆炸。
5．电容滤波电路特点及适用场合
电容滤波电路简单，输出电压Uo较高，脉动较小。但外特性差，适用于负载电压较高，
负载变动不大的场合。
图7.2.2单相桥式整流电容滤波电路图及波形图
a)电路图b)波形图
[例7.2.1]有一单相桥式整流电容滤波电路如图7.2.2所示，市电频率为f=50H
Z
，负
载电阻400Ω，要求直流输出电压U
O
=24V，选择整流二极管及滤波电容。
解：
(1)选择二极管
03.0
4002
24
2
)(
V
R
U
I
L
AVO
D
A，I
F
=(2~3)I
D
=(60~90)mA
∵U
O
=1.2U
2
∴U
2
=U
O
/1.2=20V
二极管承受的最高反向电压U
RM
=2U
2
=202V=28.2V
查阅手册或本书附录表B-2，2CZ52型I
F
=100mA，查阅电压分档标志，2CZ52B的最高反
向工作U
RM
为50V，符合要求。
(2)选择滤波电容
取R
L
C=5×T/2，R
L
C=5×0.02/2S=0.05S
已知R
L
=400Ω，所以C=0.05/R
L
=0.05S/400Ω=1.25×10-6F=125μF
电容器耐压值Ucn=1.5U
O
=36V
5
取标称值耐压50V、电容量200μF或500μF的电解电容。
四、RC－π型滤波电路
1．电路组成
RC-π型滤波电路如图7.2.4所示。它是利用R和C对输入回路整流后的电压的交直流
分量的不同分压作用来实现滤波作用的。R对交直流分量均有降压作用，因电容C
2
的交流
阻抗很小，这样R与C
2
及R
L
配合以后，使交流分量较多地降在电阻R上，而较少地降在
负载R
L
上，从而起到滤波作用。R越大，C
2
越大，滤波效果越好。但R不能太大，否则，
U
R
过大造成能量无谓消耗。
图7.2.4RC－π型滤波电路
2．U
O(AV)
估算
桥式整流RC-π型滤波输出电压可用下式估算
2)(
2.1U
RR
R
U
L
L
AVO
3．适用场合
这种滤波电路适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动小的场合。
五、整流滤波电路总结（表中U
2
为变压器二次绕组电压有效值）
U
O(AV)
对应电路
0.45U
2
半波整流
0.9U
2桥式整流
U
2半波整流电容滤波
1.2U
2桥式整流电容滤波
2U
2
电容滤波负载开路
例：有一桥式整流电容滤波电路U
2
=10V。
1．估算电路正常工作时U
O(AV)
。
2．若U
O
分别为①4.5V②9V③14V④10V，分析判断故障。
本例为培养电路调试中的故障分析能力而设，上表数据学以致用。
解：1.U
O(AV)
=1.2U
2
=1.2×10=12V
2.①电容开路、一个二极管开路
②滤波电容开路
6
③负载电阻开路
④其中一个二极管开路