倍压整流电路（Voltage Doubler）

💡 电路名称

倍压整流电路（Voltage Doubler / Half-Wave Voltage Doubler）

Day 10 我们用 二极管钳位 把波形整体平移（输出仍是交流，但带直流偏置）；Day 11 我们用 峰值检波 把波形峰值抓住（输出变成直流 ≈ Vp−Vd）。今天我们把这两招组合起来，得到两倍峰值电压的直流——这就是倍压整流（Voltage Doubler），是二极管系列第四站、也是集大成之作 🎉。

Day 03/04/05 讲了整流（半波/桥式 + 滤波），输出 ≈ Vp；Day 09 限幅改波形形状；Day 10 钳位移电平；Day 11 检波抓峰值。今天把 Day 10（钳位 C+D）+ Day 11（检波 D+C） 组合起来——元件一样，接线方式让功能从"移电平"变成"翻倍电压"。

往期电路回顾：

① 二极管钳位（Diode Clamper）电路：

② 二极管峰值检波电路：

🗺️ 电路图

4 个元件 + 1 个负载（C1/C2 + D1/D2 + R1）：

倍压整流 的效果：把交流输入的正峰值两倍化（2×Vp），减去两个二极管的压降（2×Vd≈1.4V），输出 ≈ +8.6V 直流。原理上像"接力赛"：

• 第一棒（负半周）
  ：D1 导通，给 C1 反向充电到 Vp−Vd = 4.3V（C1 像"压扁的气球"存了 4.3V 的电）
• 第二棒（正半周）
  ：A 节点电压 = Vin + Vc1 ≈ 5 + 4.3 = 9.3V，D2 导通把 C1 的能量叠加到 Vout，给 C2 充电到 9.3 − 0.7 = 8.6V

🌟 核心结论：一个原本只输出 4.3V 的整流器，加一个电容和二极管"接力"就能输出 8.6V——用电路成本换取电压等级，这就是倍压整流的核心思想。

电路连接：

核心规则：

负半周（Vin < -Vd）：D1 导通（A 钳到 -0.7V），C1 反向充电：Vc1 = Vin + Vd ≈ 4.3V 正半周（Vin > 0，A = Vin + Vc1 ≈ 9.3V > Vout + Vd）：D2 导通，C2 充电：Vout 跟踪到 9.3 - 0.7 = 8.6V 其余时间：D1/D2 都截止，C2 经 R1 缓慢放电 稳态：Vout ≈ 2×Vp - 2×Vd ≈ +8.6V 

关键算例（Vin = ±5V 正弦，C1 = C2 = 1µF，R1 = 100kΩ）：

• C1 满电荷电压
  ：Vc1 = Vp − Vd = 5 − 0.7 = 4.3V（反向存储：C1 右端比左端高 4.3V）
• A 节点峰值
  ：VA = Vin + Vc1 = 5 + 4.3 = 9.3V（C1 把 5V 输入"抬"到 9.3V）
• 稳态输出
  ：Vout = VA − Vd = 9.3 − 0.7 = 8.6V（理论）—— 2 倍峰值，再扣两个二极管压降
• 爬升过程
  ：C2 第一次正半周充电到 (Vout_max + 0)/2 = 4.3V；第二次充到 (4.3 + 4.3)/2 = 4.3V；之后阶梯趋近 8.6V
• D1 导通时机
  ：每个负半周（VA < -0.7V）持续导通，约 25% 时间占比
• D2 导通时机
  ：每个正半周峰值附近（VA > Vout + 0.7V）窄脉冲导通，约 25% 时间占比

💡 关键观察：倍压整流的本质 = Day 10 钳位 + Day 11 峰值检波的"接力"。C1 在负半周把"4.3V 储能"反向存在自己身上（钳位原理），正半周通过 A 节点把"5V + 4.3V = 9.3V"送给 D2，D2 再扣 0.7V 给 C2（检波原理）。两个电容轮流储能、二极管轮流导通，就是电荷泵（Charge Pump）。

🌊 输入/输出波形对比

图 1：Vout 从 0V 爬升到 8.6V（启动段 + 稳态段，10 个周期）