倍壓整流電路電容的參數(shù)優(yōu)化

摘 要 本文主要以C-W倍壓電路為例，通過(guò)對(duì)其升壓電容、輸出電容的參數(shù)優(yōu)化，借助PSIM軟件仿真了不同電容優(yōu)化方案下倍壓整流電路輸出電壓的波形圖。并對(duì)比分析了輸出電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間、紋波以及最終穩(wěn)壓值。歸納總結(jié)了升壓電容、輸出電容分別對(duì)倍壓電路輸出電壓的影響。

【關(guān)鍵詞】倍壓電路 電容參數(shù)優(yōu)化 PSIM仿真 輸出電壓

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及半導(dǎo)體技術(shù)的革新，功率器件如IGBT、MOSFET的出現(xiàn)，將直流高壓電源向高頻化、小型化、智能化的方向推進(jìn)。這一改進(jìn)也使得直流高壓電源的應(yīng)用范圍更為廣泛，從航空、航天軍事領(lǐng)域到農(nóng)業(yè)、生活的方方面面。在不同的領(lǐng)域，不同的應(yīng)用場(chǎng)合，直流高壓電源對(duì)其輸出電壓的穩(wěn)定性、紋波問(wèn)題有著不同的要求，因此，在對(duì)直流高壓電源其輸出電壓影響因素的研究有著重要的意義。本文針對(duì)基于科克羅夫特-瓦爾頓（C-W）倍壓整流電路電容的參數(shù)優(yōu)化，分析電容的參數(shù)選取對(duì)直流高壓電源輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間以及紋波影響。

1 PSIM仿真

如圖1，為PSIM仿真軟件下的四級(jí)（兩個(gè)電容、兩個(gè)二極管構(gòu)成一級(jí)倍壓電路，一級(jí)倍壓電路的輸出電壓為輸入電壓的兩倍）C-W倍壓整流電路圖，其輸入電壓Ui是通過(guò)高頻交錯(cuò)的控制策略生成幅值為310V、頻率為25kHz的方波電壓源，通過(guò)四級(jí)C-W倍壓電路整流，理論上其輸出電壓Uo應(yīng)為8Ui。在滿足輸出電流Io低于10mA的前提下，將負(fù)載電阻Ro選為280kΩ。

2 電容參數(shù)優(yōu)化

將倍壓電路中的電容定義為升壓電容（C1、C2、C3、C4）和輸出電容（C1*、C2*、C3*、C4*）。首先給定一組升壓電容以及輸出電容值，選定為1e-7F，以此作為參照，其仿真輸出電壓如圖2；將升壓電容改變?yōu)?e-6F、輸出電容保持參照值不變，對(duì)比圖3可知輸出電壓響應(yīng)速度變慢、紋波增大但其對(duì)穩(wěn)壓值影響不大；而保持升壓電容不變，改變輸出電容為1e-6F，其輸出電壓如圖4所示響應(yīng)時(shí)間受到影響更大、穩(wěn)壓值降低但其紋波影響不大。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比，我們可以初步得出以下結(jié)論，升壓電容越大使輸出電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間增大、紋波明顯但不影響輸出電壓值；輸出電容越大對(duì)輸出電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間影響更顯著同時(shí)降低了輸出電壓穩(wěn)態(tài)值而對(duì)紋波影響不大。

（通訊作者：管瑞欣）

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通訊作者簡(jiǎn)介

管瑞欣（1991-），女，漢族，山西省運(yùn)城市人。碩士研究生學(xué)歷。主要研究方向?yàn)楦邏篜WM直流電源。

作者單位

西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院 陜西省西安市 710048