整流橋電路分析

橋式整流作用：交直流轉(zhuǎn)化

整體講解

50Hz交流電壓經(jīng)過全波整流后變成脈動(dòng)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(dǎo)通角本應(yīng)為180°(導(dǎo)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(shí)間內(nèi)，才有輸入電流流經(jīng)過整流橋?qū)充電。50Hz交流電的半周期為 10ms，整流橋的導(dǎo)通時(shí)間tC≈3ms，其導(dǎo)通角僅為54°(導(dǎo)通范圍是36°～90°)。因此，整流橋?qū)嶋H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。

C1電容作用：

理解

1)濾波

利用電容器隔直通交的特性將整流后的殘留交流成份旁路回流!

2)整形：

全波整流后的輸出不是平直的直流電壓,而是每秒100個(gè)從零到最大值,又從最大值到零的脈動(dòng)直流電壓!這樣的不平穩(wěn)電壓是無法供后級(jí)電路直流要求的!(充電和加熱等直功耗設(shè)備除外)利用電容器的充放電特性(高充低放)可使輸出電壓穩(wěn)定于一平滑平均值,

3)提升平均值：

因整流輸出是脈動(dòng)而平均有效值就低于原交流電壓值很多,減去整流管的正向壓降,其整體效率就很低,而電容器的峰值充電特性(兩端電壓可達(dá)峰值)可使輸出電壓接近于原脈動(dòng)電壓的峰值.(原交流的1.414倍).這就大大提高了輸出的效率!

問題：電容容值小和電容大有什么影響？

1：容值大，導(dǎo)致成本，占用板子面積變大

2：容值小，導(dǎo)致電容蓄電能力弱，不足以后續(xù)電路的持續(xù)供電

整流橋參數(shù)選擇講解

這里選型是IN4007，學(xué)習(xí)一個(gè)電路器件，首先要找他的相關(guān)手冊(cè)的。這里附上百度鏈接

https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B4%E6%B5%81%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1IN4007/10623597?fr=aladdin

思考1：為什么50HZ的交流電的半周期是10MS？

1：HZ是頻率的單位

2：周期=1/f 周期單位為‘S(秒)’

50HZ 對(duì)應(yīng)的時(shí)間 =1/50 即0.02S

3：1S=1000MS

思考2：為什么整流橋的導(dǎo)通時(shí)間tC≈3ms？

55/180≈0.3，是不是突然明白了些什么？

10MS中的3MS的由來就是這個(gè)。

思考3：（C）圖的原因

1：二極管具有導(dǎo)通電壓0.7V ,即導(dǎo)通后，導(dǎo)通壓降為0.7V

電壓必須為大于0.7V，二極管上才能有電流和電壓

2：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(shí)間內(nèi)，才有輸入電流流經(jīng)過整流橋?qū)充電。

電容從沒有電荷變成了有電荷，是需要一定時(shí)間的，這個(gè)解釋起來就要用到微積分了。我們可以理解為，當(dāng)充完電在導(dǎo)通角的范圍內(nèi)進(jìn)行放電。這其中就必然會(huì)有電荷的定向移動(dòng)。而電荷的定向移動(dòng)當(dāng)然就形成電流，既然形成電流當(dāng)然就可以認(rèn)為是通路了。這樣就更能理解，電容器的作用是產(chǎn)生電流。

充電完畢后：“充電完畢”是指電路中已經(jīng)沒有電流，電路各點(diǎn)達(dá)到了靜電平衡的狀態(tài)。

思考4：為什么我們的只用了3MS，卻能夠使轉(zhuǎn)換效率變?yōu)榘俜种?0？

1：整流橋的作用將電壓升高1.414倍

思考5：二極管為什么沒有講過正向電壓將他擊穿呢？

1：二極管正向?qū)?，反向擊?/p>

2：正向只要導(dǎo)通就會(huì)有固定的壓降

3：但是不同的二極管承受的正向?qū)ǖ碾娏魇遣煌?/p>

4：如何確定導(dǎo)通電流呢？

簡單的電壓除以負(fù)載估算一下

整流橋的參數(shù)選擇

整流橋的主要參數(shù)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。整流橋的反向擊穿電壓URR應(yīng)滿足下式要求：

輸入電流有效值為IRMS，整流橋額定的有效值電流為IBR，應(yīng)當(dāng)使IBR≥2IRMS。計(jì)算IRMS的公式如下：

式中，Po為開關(guān)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(guān)電源的功率因數(shù)，允許cosφ=0.5～0.7。

舉例

設(shè)計(jì)一個(gè)7.5V／2A(15W)開關(guān)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，因?yàn)檎鳂蛑忻總€(gè)二極管的電流是總電流的一半，進(jìn)而求出Id=0.5×IRMS=0.16A。最大電壓為265V，代入公式（1），UBR=1.25*1.414*265=468V。實(shí)際選用lA／600V的整流橋，以留出一定余量。（考慮器件的品質(zhì)等因素，余量必須20%以上）

最后總結(jié)幾點(diǎn)：

(1)、整流橋的上述特性可等效成對(duì)應(yīng)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(dǎo)通過程，可視為一個(gè)“選通脈沖”，其脈沖重復(fù)頻率就等于交流電網(wǎng)的頻率(50Hz)。

(3)、為降低開關(guān)電源中500kHz以下的傳導(dǎo)噪聲，有時(shí)用兩只普通硅整流管(例如1N4007) 與兩只快恢復(fù)二極管(如FR106)組成整流橋，F(xiàn)Rl06的反向恢復(fù)時(shí)間trr≈250ns。