倍压整流电路电容的参数优化

摘 要 本文主要以C-W倍压电路为例，通过对其升压电容、输出电容的参数优化，借助PSIM软件仿真了不同电容优化方案下倍压整流电路输出电压的波形图。并对比分析了输出电压的动态响应时间、纹波以及最终稳压值。归纳总结了升压电容、输出电容分别对倍压电路输出电压的影响。

【关键词】倍压电路 电容参数优化 PSIM仿真 输出电压

随着电力电子技术的发展以及半导体技术的革新，功率器件如IGBT、MOSFET的出現，将直流高压电源向高频化、小型化、智能化的方向推进。这一改进也使得直流高压电源的应用范围更为广泛，从航空、航天军事领域到农业、生活的方方面面。在不同的领域，不同的应用场合，直流高压电源对其输出电压的稳定性、纹波问题有着不同的要求，因此，在对直流高压电源其输出电压影响因素的研究有着重要的意义。本文针对基于科克罗夫特-瓦尔顿（C-W）倍压整流电路电容的参数优化，分析电容的参数选取对直流高压电源输出电压动态响应时间以及纹波影响。

1 PSIM仿真

如图1，为PSIM仿真软件下的四级（两个电容、两个二极管构成一级倍压电路，一级倍压电路的输出电压为输入电压的两倍）C-W倍压整流电路图，其输入电压Ui是通过高频交错的控制策略生成幅值为310V、频率为25kHz的方波电压源，通过四级C-W倍压电路整流，理论上其输出电压Uo应为8Ui。在满足输出电流Io低于10mA的前提下，将负载电阻Ro选为280kΩ。

2 电容参数优化

将倍压电路中的电容定义为升压电容（C1、C2、C3、C4）和输出电容（C1*、C2*、C3*、C4*）。首先给定一组升压电容以及输出电容值，选定为1e-7F，以此作为参照，其仿真输出电压如图2；将升压电容改变为1e-6F、输出电容保持参照值不变，对比图3可知输出电压响应速度变慢、纹波增大但其对稳压值影响不大；而保持升压电容不变，改变输出电容为1e-6F，其输出电压如图4所示响应时间受到影响更大、稳压值降低但其纹波影响不大。

3 结论

通过对比，我们可以初步得出以下结论，升压电容越大使输出电压的动态响应时间增大、纹波明显但不影响输出电压值；输出电容越大对输出电压的动态响应时间影响更显著同时降低了输出电压稳态值而对纹波影响不大。

（通讯作者：管瑞欣）

参考文献

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通讯作者简介

管瑞欣（1991-），女，汉族，山西省运城市人。硕士研究生学历。主要研究方向为高压PWM直流电源。

作者单位

西安工程大学电子信息学院 陕西省西安市 710048