1)整流橋的導通時間與選通特性
50Hz交流電壓經過全波整流后變成脈動直流電壓u1,再通過輸入濾波電容得到直流高壓U1。在理想情況下,整流橋的導通角本應為180°(導通范圍是從0°~180°),但由于濾波電容器C的作用,僅在接近交流峰值電壓處的很短時間內,才有輸入電流流經過整流橋對C充電。50Hz交流電的半周期為10ms,整流橋的導通時間tC≈3ms,其導通角僅為54°(導通范圍是36°~90°)。因此,整流橋實際通過的是窄脈沖電流。橋式整流濾波電路的原理如圖1(a)所示,整流濾波電壓及整流電流的波形分別如圖l(b)和(c)所示。
總結幾點:
(1)整流橋的上述特性可等效成對應于輸入電壓頻率的占空比大約為30%。
(2)整流二極管的一次導通過程,可視為一個“選通脈沖”,其脈沖重復頻率就等于交流電網的頻率(50Hz)。
(3)為降低開關電源中500kHz以下的傳導噪聲,有時用兩只普通硅整流管(例如1N4007)與兩只快恢復二極管(如FR106)組成整流橋,FRl06的反向恢復時間trr≈250ns。
2)整流橋的參數選擇
隔離式開關電源一般采用由整流管構成的整流橋,亦可直接選用成品整流橋,完成橋式整流。全波橋式整流器簡稱硅整流橋,它是將四只硅整流管接成橋路形式,再用塑料封裝而成的半導體器件。它具有體積小、使用方便、各整流管的參數一致性好等優點,可廣泛用于開關電源的整流電路。硅整流橋有4個引出端,其中交流輸入端、直流輸出端各兩個。
硅整流橋的最大整流電流平均值分0.5~40A等多種規格,最高反向工作電壓有50~1000V等多種規格。小功率硅整流橋可直接焊在印刷板上,大、中功率硅整流橋則要用螺釘固定,并且需安裝合適的散熱器。
整流橋的主要參數有反向峰值電壓URM(V),正向壓降UF(V),平均整流電流Id(A),正向峰值浪涌電流IFSM(A),最大反向漏電流IR(μA)。整流橋的反向擊穿電壓URR應滿足下式要求:
舉例說明,當交流輸入電壓范圍是85~132V時,umax=132V,由式(1)計算出UBR=233.3V,可選耐壓400V的成品整流橋。對于寬范圍輸入交流電壓,umax=265V,同理求得UBR=468.4V,應選耐壓600V的成品整流橋。需要指出,假如用4只硅整流管來構成整流橋,整流管的耐壓值還應進一步提高。辟如可選1N4007(1A/1000V)、1N5408(3A/1000V)型塑封整流管。這是因為此類管子的價格低廉,且按照耐壓值“寧高勿低”的原則,能提高整流橋的安全性與可靠性。
設輸入有效值電流為IRMS,整流橋額定的有效值電流為IBR,應當使IBR≥2IRMS。計算IRMS的公式如下:
式中,PO為開關電源的輸出功率,η為電源效率,umin為交流輸入電壓的最小值,cosφ為開關電源的功率因數,允許cosφ=0.5~0.7。由于整流橋實際通過的不是正弦波電流,而是窄脈沖電流(參見圖1),因此整流橋的平均整流電流Id
例如,設計一個7.5V/2A(15W)開關電源,交流輸入電壓范圍是85~265V,要求η=80%。將Po=15W、η=80%、umin=85V、cosψ=0.7一并代入(2)式得到,IRMS=0.32A,進而求出Id=0.65×IRMS=0.21A。實際選用1A/600V的整流橋,以留出一定余量。
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