電源輸入整流橋和濾波電容的計算與選取

1)整流橋的導(dǎo)通時間與選通特性

50Hz交流電壓經(jīng)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(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。

總結(jié)幾點：

(1)整流橋的上述特性可等效成對應(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“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)時間trr≈250ns。

2)整流橋的參數(shù)選擇

隔離式開關(guān)電源一般采用由整流管構(gòu)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(dǎo)體器件。它具有體積小、使用方便、各整流管的參數(shù)一致性好等優(yōu)點，可廣泛用于開關(guān)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(guī)格，最高反向工作電壓有50～1000V等多種規(guī)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(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(μA)。整流橋的反向擊穿電壓URR應(yīng)滿足下式要求：

舉例說明，當(dāng)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(yīng)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(gòu)成整流橋，整流管的耐壓值還應(yīng)進(jìn)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(shè)輸入有效值電流為IRMS，整流橋額定的有效值電流為IBR，應(yīng)當(dāng)使IBR≥2IRMS。計算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。由于整流橋?qū)嶋H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(shè)計一個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，進(jìn)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。