整流杂谈(四)

maychang

整流杂谈(四) [复制链接]

 

上一次我们谈到波形系数，定义为有效值和平均值之比。一般地说，波形越是窄而高，有效值和平均值之比就越大，换句话说波形系数越大。

在电子设备中，常用图01所示的两种整流电路：全波整流电路和桥式整流电路。

那么当我们设计为电子设备供电的电源时，该采用上面所述的哪一种整流电路呢？

这就要对两种整流电路进行比较，分析各自的利弊了。

假定两种整流电路负载相同，需要的供电电压相同，采用的滤波电容C也相同。图02表示了绕组A1和A2中电流波形。

对图01上面的全波整流电路，绕组A1和A2中电流平均值各是K1点电流平均值的一半，但图02中可见，绕组A1和A2各自承担半个周期的电流脉冲，电流脉冲周期就是工频周期，而K1点电流脉冲周期是工频周期的二倍。所以我们知道绕组A1或者A2中电流的波形系数必定比K1点要大，也就是说，绕组A1或者A2中电流的有效值不是K1点电流有效值的一半，一定是比K1点电流有效值的一半更大一些。

而图01下面的桥式整流电路则不然，绕组A中电流平均值等于K2点电流平均值自不必说，图02下面一行波形可以看出：绕组A中电流有效值和K2点电流有效值是相同的。注意有效值并不区分电流方向。

既然同样负载同样电容滤波工作情况下，全波整流绕组中电流有效值比桥式整流绕组电流有效值的一半要大一些，那么如果全波整流绕组导线截面积是桥式整流绕组导线截面积的一半，其发热一定比桥式整流绕组发热大一些。换言之，全波整流变压器损耗(铜损)比桥式整流要大一些。这是全波整流不利之处。

但是我们也必须看到：全波整流在任一时刻只有一支二极管串联于电路中，桥式整流却串联了两支二极管。那么，多出来的那支二极管正向压降也会产生发热。桥式整流在整流元件上的损耗要比全波整流大。

现在我们可以在全波整流和桥式整流之间作出选择了。

负载要求较高电压和较小电流时，应该选择桥式整流，因为多一支二极管正向压降对较高的输出电压来说不成问题，选择桥式整流可以减小变压器的铜损。负载要求较低电压和较大电流时，应该选择全波整流，因为此时一支二极管的正向压降已经占较低的输出电压相当大的比例。所以高电压的负载，例如20V以上甚至更高，应该选择桥式整流，低压大电流负载，例如10V以下，应该选择全波整流。

不仅是工频变压器电容滤波整流，现在流行的开关电源整流也是一样，高电压输出时应该选择桥式整流，低电压输出时应该选择全波整流。由于现在的电子设备供电电压越来越低，所以适合于高电压输出的桥式整流电路很难见到，几乎全都是全波整流。为了减少二极管正向压降的损失，甚至不惜采用硬件成本较高的MOS管同步整流电路。

整流杂谈(一)

整流杂谈(二)

整流杂谈(三)

bobde163

想问一下，如果在需要低电压时，使用桥式整流电路，可不可以提升线圈的的匝数比来补偿两个二极管带来的压降呢？

maychang

bobde163 发表于 2016-3-26 17:10
想问一下，如果在需要低电压时，使用桥式整流电路，可不可以提升线圈的的匝数比来补偿两个二极管带来的压降 ...

当然可以提高绕组电压来补偿二极管压降，但二极管发热却是不会减少的——全波整流和桥式整流，每支二极管发热是一样的。

chunyang

楼主文倒数第二段少了“桥式”二字，应为无心之失。

maychang

chunyang 发表于 2016-3-26 19:02
楼主文倒数第二段少了“桥式”二字，应为无心之失。

谢！
已改正。

通宵敲代码

看大神发帖，瞬间感觉我被大学上了四年！

zmsxhy

好吧，我又受到教育了！！！话说到现在也基本没有用到过全波整流，一般都是整流桥！！

roumao

这个要顶！

hk6108

倍流整流，可理解为桥式整流的变体，
变压器副边也只需一组，两个扼流圈会有铜损，但没有门槛电压，而且，两个半波是被「拉长」了才叠加的，纹波较小。

hk6108

正向压降和反向漏电小，是对于半导体元件的普遍要求，在高频电路中，开关速度与恢复时间 须予重视，
早期的软开关电路，整流及续流二极管都是硬开关的，软恢复产生的电磁骚扰会比较小，但正向压降比硬恢复管还要高一点点，软开关只能减小电磁骚扰及消除开关应力，对压降问题是没用的！

同步整流为何选择场效应管，
带隙宽，载子迁移率 高的半导体材料，可使管子的 频限，耐压，载流密度及低压导电能力都更高，
PN结的门槛电压是唯一的「可恶」参数，场效应管 的强电通道根本就不穿过PN结，门槛的「害处」自然无从发作，电源电压也就不会被占据，故此，同步整流用的场效应管以过渡元素制造会更合适。

maychang

hk6108 发表于 2016-4-2 10:24
倍流整流，可理解为桥式整流的变体，
变压器副边也只需一组，两个扼流圈会有铜损，但没有门槛电压，而 ...

多谢，多谢！

hk6108

半波整流令变压器或电网的负荷不平衡，全波整流不会有这问题，
单相全波整流若不滤波，不会有功因问题，反而是三相整流 天生就是低功因的，
因为 每个半波的导通角 顶多只能有 60° 而矣，所以，其实三相整流比单相整流更需要APFC（把 自然换相点 以下的能量揪出来），尤其是这三相电是由 三个单相变压器 供应的时候，
三相整流的好处，是可供给的功率大，各相负荷平均，整成的直流一出来就已是连续的，水平的，虽然不直。

xjoger

整流基本知识，不知与逆变有什么不同？

maychang

xjoger 发表于 2016-4-10 22:43
整流基本知识，不知与逆变有什么不同？

整流是将交流转换成直流，逆变是将直流转换成交流。
整流和逆变，二者功能恰好相反。

waytodeath

认真仔细看完，这是第一次，学习了~

PowerAnts

hk6108 发表于 2016-4-5 21:46
半波整流令变压器或电网的负荷不平衡，全波整流不会有这问题，
单相全波整流若不滤波，不会有功因问题，反 ...

整流不滤波的应用很少, 以60度导通角为评判标准基本没有意义.

maychang

hk6108 发表于 2016-4-5 21:46
半波整流令变压器或电网的负荷不平衡，全波整流不会有这问题，
单相全波整流若不滤波，不会有功因问题，反 ...

三相整流恰恰很少见APFC。
东风内燃机车就是内燃机驱动三相发电机，然后整流，驱动直流电动机，没有APFC。

PowerAnts

maychang 发表于 2016-12-31 14:42
三相整流恰恰很少见APFC。
东风内燃机车就是内燃机驱动三相发电机，然后整流，驱动直流电动机，没有APFC ...

过去用三相6脉波不控整流, 是技术和器材的限制, 其实三相整流的PF并不低, 对发电机组容量的利用率也达80%, 不过谐波电流分量比较惨, 目前还是提倡做校正. 当然了, 机车的功率相对较大, APFC就玩不动了, 一般是三相电经裂相变压器后获得9相, 12相,15相, 18相,24相等交流电, 再经整流后得到直流电, 虽然每个二极管的导能角变的更小, 不过电网的利用率高, PF也就比较高, 输入谐波也小了.

maychang

PowerAnts 发表于 2016-12-31 15:10
过去用三相6脉波不控整流, 是技术和器材的限制, 其实三相整流的PF并不低, 对发电机组容量的利用率也达80% ...

对的。
内燃机车的功率相对于电力工业，不是很大，当然对电子工业就是很大了。内燃机车不用裂相，更主要的原因是机车上空间和载重量有限，没办法在交流发电机之外再加裂相变压器。

PowerAnts

maychang 发表于 2016-12-31 15:46
对的。
内燃机车的功率相对于电力工业，不是很大，当然对电子工业就是很大了。内燃机车不用裂相，更主要 ...

现在的电力机车就简单了, 直接25KV单相50HZ供电, 连整流都省了. 不过还得给转子提供变频的交流电以进行调速, 只存在局部整流, 就算不搞APFC, 对对整台机车的功率因数影响很少