倍压整流
二极管–电容倍压整流:半波倍压(Greinacher)、全波倍压(Delon 桥式)与 N 级 Cockcroft-Walton 倍压器的空载输出、带载压降、纹波以及电容/二极管耐压。
电路原理图
输入参数
计算结果
点按结果可复制数值;支持输入 4.7k、100n、2u2 等工程写法
计算公式
N 级 Cockcroft-Walton:空载 V0 = 2N(VP − VD)
带载压降 ΔV = I/(fC) · (2N³/3 + N²/2 − N/6)
纹波 δV = I/(fC) · N(N+1)/2
半波倍压(N = 1):ΔV = δV = I/(fC)
全波倍压(Delon):V0 = 2(VP − VD),ΔV ≈ δV ≈ I/(fC),纹波频率 2f
最佳级数 Nopt ≈ √(VP f C / I)
原理与说明
倍压整流利用电容“搬运”电荷:负半周把电容 C1 充到 VP,正半周 C1 上的电压与输入电压叠加,经二极管把下一个电容充到 2VP,逐级累加。C1 与 D1 组成的部分本身就是 Villard 钳位电路(输出是抬高了 VP 的正弦),再加一级峰值检波(D2、C2)就是 Greinacher 半波倍压;把这一结构重复 N 次就是 Cockcroft-Walton(CW)倍压器。
设计要点
- CW 倍压器的压降随级数 N³ 增长:级数多、电流大时,增加级数输出反而下降,提高频率或增大电容最有效。
- 各电容(除 C1)和所有二极管只承受 2VP,因此可以用低压元件堆出很高的电压——这是 CW 用于 X 光机、离子发生器、电蚊拍、CRT 阳极电源的原因。
- 全波倍压(Delon 桥式)两个电容串联输出,纹波频率为 2f,带载能力优于半波倍压,但输出不能与输入共地。
- 公式假设二极管理想、所有电容相等、负载为恒流;高压场合还应考虑电容漏电和二极管反向恢复。