5.2.2　输出整流电路

5.2.2　输出整流电路

1.倍压整流电路的选择

在变换器输出为高压直流的应用系统中,倍压整流电路是压电变压器的输出整流电路的首选,常见的倍压整流电路有三种,如图5.4所示。其中图5.4(a)所示的不对称拓扑结构只包含一个电容和两个二极管,是三者中结构最为简单的一个。考虑到系统对变换器的设计要求,本书采用这种最简单的倍压整流电路。

图5.4　倍压整流电路的拓扑结构

2.倍压整流电路的工作原理

分析之前假设电路中的二极管、电感和电容均为理想器件;压电变换器等效电阻R m远小于压电变换器串联谐振支路的特性阻抗,这样该支路中的电流波形可近似看成一个正弦波形;时间常数R L C 1远大于开关信号的周期,这样输出电压的纹波可以忽略不计。

图5.5所示为带变压器输出级的倍压整流电路,分析易知,电流i r/n在两个整流二极管非导通期间流入变压器的输出电容C o,导通角区间定义为θ,在整流二极管D2导通期间,输出电容C o上的电压值等于负载高压电容的电压值,在二极管D3导通期间,变压器的输出电容C o的电压值则为零。倍压整流电路中的电流和电压波形如图5.6所示,压电变压器输出电容C o在二极管非导通期间的电压可以按区间和初始值划分成两个区间函数。

图5.5　带变压器输出级的倍压整流电路

在ϑ0ϑ1区间:

在ϑ2ϑ3区间:

图5.6　倍压整流电路中的电流和电压波形

依前面假设有

考虑到边界条件,可以得到在一个周期中,u Co的直流量为

u Co交流量的最大值为

因此,整流电路的输出电压是输出电容C o电压交流峰值的2倍,而输出电容C o上的电压正是该整流电路的输入电压,即实现了整流倍压的作用。