中华民族振兴基金会副会长　龚秋声（ gqs351002@163.com）

摘要：

整流电路并联电容滤波和感容滤波电路是教科书上最基础的电学教学电路，它广泛地应用于数以亿计的家电和工业产品中，因此，对它们所做任何一点点成功的改进都会改变全球教科书和电学教学而产生巨大的社会和经济效益。

龚氏滤波电路是本文作者退休后才发明的基础电路，国家专利公开号： CN 1122964A。它只要在经典电感电容滤波电路上增加1-2个二极管，就能改善整流电路网侧谐波电流和功率因素，可使滤波电感的体积和重量成倍减小。（用于单相和三相整流整源可限止电流冲击，提高网侧电流导通角和功率因数，减少滤波电感的体积、重量和成本）本发明虽对发明者不会有经济效益，但对社会有很大的环保效益，能为世界教科书和工具书上增添有中国特色的基础滤波电路新篇章而提供史料 .

关健词： 二极管 电感 电容 滤波电路

一、引言

整流和滤波电路是电学教科书和工具书中最基础也是应用最广泛的电路，从交流市电直接整流滤波获得直流电源在数以亿计的家电和工业产品中广为应用。其滤波电路不但影响输出直流电压质量，也会影响整流电路网侧电流谐波和功率因素。现在最广泛应用的滤波电路是并联电容滤波和小电感感容滤波电路，其次是功率困数校正滤波。由于电感体积大，重量重和制造成本高，而电解电容体积小、重量轻和成本低，因此，很多家用电器和工业产品中都使用并联电容来获得直流电源，可是并联电容滤波在起动时会对电网产生很大的电流冲击，网侧功率因数很低和谐波电流很大。为了限止电流冲击又都在整流回路中串入一个限流电阻来限止电流冲击。由于限止电流冲击的电阻不但在起动时要耗功率，而且在整个设备运行时都要耗功率，因此在功率较大的场合，又用延时继电器触点将电阻短路方法解决长期功耗问题，但是这种方法在继电器损坏时，限流电阻立即烧坏，工作不大可靠，网侧谐波电流峰值又很大。因此，又转向串接小电感的感容滤波电路来替代上述方法。串接小电感的感容滤波电路本身能限止电流冲击，不需要再串入限流电阻，但它会使直流输出平均电压降低

，网侧电流导通角很小，功率因素很低，因此，在有些对电网测谐波和功率因素有严格限制的产品，则采用开关器件组成的功率因素校正滤波器，这种滤波器体积虽比感容滤波器小，

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但其成本很高，目前仅用于ＩＴ等性价比较高的工业产品，在家用电器和一般工业产品中还很难推广。现很多直流电源都用来做开关变换中的供电电源，而开关电源对直流电源的波动有很大的适应能力，也就是说对它直流电源的纹波要求不高，相反，有些产品对网侧谐波电流有严格要求，因此，在研究在不会增大冲击电流的条件下，如何使滤波电感的体积更小、重量更轻、成本更低，以及如何减少网侧谐波电流就成为基础滤波电路重大基础研究课题。

龚氏滤波电路的发明就是在这一领城中获得重大突破的开创性基础电路研究成果，因为它仅在感容滤波电路中增加 1-2个成本很低、体积很小的整流二极管就能使滤波电感的体积缩小，重量减轻，成本降低，网侧谐波电流减小的新颖滤波电路。因此，它不但可以替代现有大部分感容滤波电路和小电感感容滤波电路的滤波器，而且还可进一步扩大到其它相类似的产品中使用。现代电力电子教科书上有：单相桥式整流并联电容滤波电路图、单相桥式整流小电感感容滤波电路图、三相桥式整流并联电容滤波电路图、三相桥式整流小电感感容滤波电路图（见《电力电子技术》教科书），是否也应该增加有中国人发明的有中国特色的龚氏滤波电路的电路图呢？使用它们替代现有并联电容滤波器能够限制电流冲击，减小能耗。使用它们替代单相整流小电虑滤波器能够使电感的体积和重量减少近一半，使用它们替代三相整流小电感感容滤波器能够使电感的体积和重量减少数倍，而其滤波器总成本又相接近甚至更低。它可应用于上亿个家电和工业产品中，可为减少电网谐波电流污染而做出重大历史性贡献，会产生很大社会效益。能在世界教科书上开创有中国特色的龚氏滤波电路新篇章，为世界科教进步做出贡献。

二、龚氏滤波电路。

滤波电感的体积和重量是和通过电感的直流电流平均值的平方成正比，因此，只要使滤波电感上的直流电流平均值减小 1\3-2\3就可使滤波电感的体积和重量减小一半到一个数量级,龚氏滤波电路它实质上是一类减少通过滤波电感直流平均电流的新颖滤波电路，它是用整流电压高于滤波电容器上电压的区间内，使提供给负载的那部分电流不流过滤波电感，而使它直接流向负载，或者通过二极管流向负载的一类电源滤波电路。

龚氏滤波电路有二种类型:一种是是由 1个二极管、1个电感和1个电容组成的龚氏 LCD

滤波电路 ，它是一个二端滤波网络。 另一种是由2个二极管、 1个电感和1个电容组成的龚氏LC2D滤波电波路，它是一个三端滤波网络 。龚氏滤没电路如附图1（a）和（ b）所示。

附图2(a-b-c)是应用龚氏 LCD滤波电路的单相整流滤波直流电源的电路原理图、输出

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电压波形图和小电感龚氏LCD滤波电路时的网侧电流波形图。由图可知：单相电源整流电压在 t1-t2区间内，由于整流电压u高于电容器上电压 uc，因此，整流电压一方面通过滤波电感向电容器C充电，另一方面又直接向负载提供电流和电压，在 t2-t3区间内，由于电容器上的电压uc超过电源整流电压瞬时值，因此电容器通过二极管向负载放电提供电压和电流，负载获得的电流平均值是 t1-t2区间内整流电源直接供绐负载的直流电流平均值和t2-t3区间电容通过二极管放电的直流电流平均值两者之和，由于电路中电容的充电电流平均值是和放电电流的平均值相等，并且等于通过滤波电感的直流电流的平均值，由此可知通过滤波电感的直流电流平均值仅是负载直流电流平均值的一部分 ,它所占的比例大小与负载、滤波电容和滤波电感量有关。

附图3(a-b-c)是应用龚氏 LC2D滤波电路的单相整流滤波电源电路原理图、输出直流电压波型图和小电感龚氏LC2D滤波电路时的网侧电流波形图，由图可知：单相整流电压在 t1-t2区间内，由于整流电压u高于电容器上电压 uc，因此，整流电压一方面通过二极管D1向负载提供电压和电流，另一方面又通过滤波电感 L向电容器C充电，其充电流在整流电压峰值到来之前为逐渐增大的，过了整流电压峰值之后就开始逐渐减小，在电流减小时滤波电感上就感应出上负下正的感应电压 (些感应电压在图2电路图中是被与电感相并联的二极管所短路 )，由于有二极营D1的存在，此电势不会被短路，它和滤波电容上的电压反极性相串联，使整流电压在过了 t2时刻之后一段时间内还会对电容提供充电电流，因此增加二极管D1能提高网侧电流导通角和功率因数 .减小谐波电流。　在t2-t3区间内，电容器上电压 uc高于整流电压，二极管D1不导通，而二极管 D2导通，电容器上的电压uc通过二极管Ｄ２向负载提供电压和电流。由于对电容器的充电电流是全部通过滤波电感的，而电容上充放电电流的平均值是相等的，因此，通过滤波电感电流平均值和电容提供给负载的放电电流平均值两者是相等的。由此可知通过滤波电感的电流平均值仅是负载电流平均值的一部分，这部分电流大小也与电感、电容和负载大小有关 .

附图4(a-b-c)是应用龚氏 LCD滤波电路的三相整流滤波直流电源的电路原理图、输出直流电压波形图和小电感龚氏LCD滤波电路时的网侧输入电流波形图。

附图5(a-b-c)是应用龚氏 LC2D滤波电路的三相整流直流电源的电路原理图、输出直

流电压波形图和小电感龚氏LC2D滤玻电路时的网侧输入电流波形图。

由于三相整流输出直流脉动成份要比单相小得多，电感上通过电流所占的比例大小对输出直流大小影响也较小，通常通过滤波电感的电流平均值与负载电流平均值之比，单相选

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2\3上下，而三相选 1\3上下。由于滤波电感的铁芯体积是和通过电感的直流电流平均值的平方成正比例，因此，在感容滤波电路中增加 1-2个二极管的龚氏感容二极管滤波电路，在单相整流滤电源中使用通常可使电感体积缩小一半，而在三相整流滤波电源中使用通常可使电感体积缩小近一个数量级。

龚氏感容二极管滤波电路与感容滤波电路相比，龚氏感容二极管滤波电路除了具有电感体积小、重量轻和成本低之外，还有输出直流电压高和网侧谐波电流污染少等优点，感容滤波的最大优点是输出直流纹波小，但是这个优点对于那些具有很强调节和适应能力的开关电源来说并不重要，因此新发明的龚氏滤波电路将会在整流滤波电源领减内取代感容滤波电路和部分并联电容滤波电路，而成为应用得最广泛的整流电源滤波电路之一。

三、结束语

经典滤波电路自有史从来仅有：串联电感滤波电路、并联电容滤波电路和感容滤波电路三种类型，在世界各国己教学了一百多年从未改变过。向学生教过滤波电路的世界专家和教授数以百万计都未能发明第四种类型的滤波电路，现在中国民间发明家的自由自主研究发明了“第四类滤波电路”。这是一项可以引世界注目，可向诺贝尔物理学奖冲击的开创性基础究成果。它可成为当今世界发明中应用得最多最为广泛的基础电路发明 ,应用该成果的产品(电视、变频空调、节能灯、电脑和 VCD音响等)可以走进全球教以亿计的家庭。

龚氏滤波电路发明至虽今己有十多年，但由于发明者是一位退休民间科技爱好工作者，未受到国家科技部、国家自然科学基金会、中国科协和中科院等单位领导的重视而未能在全国推广应用。也未能得到有关单位资金支助 ，发明人自费从事基础电路研究近２０年，现退休养老金每月仅８３７元，因此，要电路发明人来推广应用是不可能的，发明人甚至无经济能力去参加邀请的各类有关学术会议，希望国家自然科学基金委员能收购该项目为国家基金会项目，为进一步研究和推广做有力持支，也希望国家科技部能供给专项资金支助在我国上亿个产品中应用该项目，其校果可能会改变我国电网的供电质量，节省几座中型发电厂的投资建设。更希望我国单相和三相整流电源在产品中应用得最多的长虹集团、海尔集团、生产路灯电子镇流器的厂家老总能引起重视，直接与发明人联系，引进这项基础研究成果应用于单位生产的产品中，作者愿免费提供技术，将它应用于贵单位数以万计的产品中，共同为国家和社会创造财富和绿色环境而做贡献 。（联系电话：０７９１－７１０１１５４）