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开关电源整流桥的基础知识整理

50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1,再通过输入滤波电容得到直流高压U1。在理想情况下,整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从 0°~180°),但由于滤波电容器C的作用,仅在接近交流峰值电压处的很短时间内,才有输入电流流经过整流桥对C充电。50Hz交流电的半周期为 10ms,整流桥的导通时间tC≈3ms,其导通角仅为54°(导通范围是36°~90°)。因此,整流桥实际通过的是窄脉冲电流。桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示,整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。

总  结

(1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30%。


(2)整流二极管的一次导通过程,可视为一个“选通脉冲”,其脉冲重复频率就等于交流电网的频率(50Hz)。


(3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声,有时用两只普通硅整流管(例如1N4007) 与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥,FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。

2)整流桥的参数选择

隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥,亦可直接选用成品整流桥,完成桥式整流。全波桥式整流器简称硅整流桥,它是将四只硅整流管接成桥路形式,再用塑料封装而成的半导体器件。它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点,可广泛用于开关电源的整流电路。硅整流桥有4个引出端,其中交流输入端、直流输出端各两个。


硅整流桥的最大整流电流平均值分0.5~40A等多种规格,最高反向工作电压有50~1000V等多种规格。小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上,大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定,并且需安装合适的散热器。


整流桥的主要参数有反向峰值电压URM(V),正向压降UF(V),平均整流电流Id(A),正向峰值浪涌电流IFSM(A),最大反向漏电流 IR(霢)。整流桥的反向击穿电压URR应满足下式要求:

举例说明,当交流输入电压范围是85~132V时,umax=132V,由式(1)计算出UBR=233.3V,可选耐压400V的成品整流桥。对于宽范围输入交流电压,umax=265V,同理求得UBR=468.4V,应选耐压600V的成品整流桥。需要指出,假如用4只硅整流管来构成整流桥,整流管 的耐压值还应进一步提高。辟如可选1N4007(1A/1000V)、1N5408(3A/1000V)型塑封整流管。这是因为此类管子的价格低廉,且按照耐压值“宁高勿低”的原则,能提高整流桥的安全性与可靠性。


设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定的有效值电流为IBR,应当使IBR≥2IRMS。计算IRMS的公式如下:

式中,PO为开关电源的输出功率,η为电源效率,umin为交流输入电压的最小值,cosφ为开关电源的功率因数,允许cosφ=0.5~0.7。由于整流桥实际通过的不是正弦波电流,而是窄脉冲电流(参见图1),因此整流桥的平均整流电流Id 例如,设计一个7.5V/2A(15W)开关电源,交流输入电压范围是85~265V,要求η=80%。将Po=15W、η=80%、umin=85V、 cosψ=0.7一并代入(2)式得到,IRMS=0.32A,进而求出Id=0.65×IRMS=0.21A。实际选用lA/600V的整流桥,以留出 一定余量。