電源輸入整流橋和濾波電容的計算與選取

2020-11-22 電子產品世界

1)整流橋的導通時間與選通特性

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/385236.htm

50Hz交流電壓經過全波整流後變成脈動直流電壓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°(導通範圍是從0°～180°)，但由於濾波電容器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°(導通範圍是36°～90°)。因此，整流橋實際通過的是窄脈衝電流。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於輸入電壓頻率的佔空比大約為30%。

(2)整流二極體的一次導通過程，可視為一個「選通脈衝」，其脈衝重複頻率就等於交流電網的頻率(50Hz)。

(3)為降低開關電源中500kHz以下的傳導噪聲，有時用兩隻普通矽整流管(例如1N4007)與兩隻快恢復二極體(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採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矽整流橋，它是將四隻矽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，可廣泛用於開關電源的整流電路。矽整流橋有4個引出端，其中交流輸入端、直流輸出端各兩個。

矽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。小功率矽整流橋可直接焊在印刷板上，大、中功率矽整流橋則要用螺釘固定，並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)，正向峰值浪湧電流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，當交流輸入電壓範圍是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。對於寬範圍輸入交流電壓，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隻矽整流管來構成整流橋，整流管的耐壓值還應進一步提高。闢如可選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。由於整流橋實際通過的不是正弦波電流，而是窄脈衝電流(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，交流輸入電壓範圍是85～265V，要求η=80%。將Po=15W、η=80%、umin=85V、cosψ=0.7一併代入(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，以留出一定餘量。

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