「開關(guān)電源」橋式整流器的類型，完全正向偏置

這個(gè)過程被稱為過濾，電容器起到過濾器的作用。電容器改善了輸出電壓的脈動(dòng)特性，現(xiàn)在只有紋波。這種波形形狀現(xiàn)在更接近于純直流電壓波形。通過使用其他類型的濾波器，如L-C濾波器和餅濾波器，可以進(jìn)一步改善波形。

　　橋式整流器的類型

　　剛才討論的橋式整流器是單相型的，但是，它也可以擴(kuò)展到三相整流器。這兩種類型可進(jìn)一步分為全控、半控或非受控橋式整流器。我們剛才討論的電路是不受控制的，因?yàn)槲覀儫o法控制二極管的偏置，但是如果將所有四個(gè)二極管都替換為晶閘管，則可以通過其柵極信號(hào)控制其發(fā)射角度來控制其偏置。它產(chǎn)生一個(gè)完全受控的橋式整流器。在半控橋式整流器中，電路的一半包含二極管，另一半包含晶閘管。

　　電源轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代生活的重要組成部分，對(duì)于電子產(chǎn)品的實(shí)際用途來說，最重要的可能是交流到直流的轉(zhuǎn)換。整流器是用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的基本電路，它們可能屬于以下類別之一：

　　半波整流器

　　中心抽頭全波整流器

　　橋式整流器

　　這些整流器的功能相同，即交流到直流轉(zhuǎn)換，但每個(gè)整流器都使用不同的輸入配置，并且具有不同的輸出。中心抽頭整流器和橋式整流器都是全波整流器(后者有時(shí)稱為“全橋整流器”)，它們提供比半波整流器更高的功率轉(zhuǎn)換效率。中心抽頭整流器和橋式整流器的用途幾乎相同，但前者中使用的中心抽頭變壓器價(jià)格昂貴，因此通常首選橋式整流器，除非由于特定原因需要變壓器上的中心抽頭。

　　在本指南中，我們將介紹用于單相和三相功率轉(zhuǎn)換的全波 H 橋整流器的設(shè)計(jì)和仿真。兩者都可用于工業(yè)環(huán)境，包括我公司為客戶項(xiàng)目開發(fā)的小型控制模塊。它們?cè)谄渌娮釉O(shè)備中無處不在，使用它們構(gòu)建仿真對(duì)于了解它們?nèi)绾胃咝У叵蛳掠坞娐饭╇姺浅Ｖ匾?/span>

　　一個(gè)基本的全橋整流器電路如下所示。該電路通常使用四個(gè)串聯(lián)成對(duì)排列的二極管(D1-D4)，在交流輸入的每個(gè)半周期中，只有兩個(gè)二極管正向偏置。該整流器中的四個(gè)二極管連接在一個(gè)閉環(huán)、橋狀結(jié)構(gòu)上，該組件因此而得名。這有時(shí)被稱為不受控制的整流器，其原因?qū)⒃诒疚暮竺娌糠纸榻B。

　　不受控制的單相橋式整流器

　　有時(shí)，您會(huì)看到上述整流器以 H 橋配置繪制出來，如下所示。此配置與上述配置完全相同。下面還顯示了一個(gè)用于比較的三相整流器，它僅使用 6 個(gè)二極管而不是 4 個(gè)，其中 2 個(gè)串聯(lián)二極管用于控制三相交流連接中每相的電流。從它們的波形中可以明顯看出這兩種整流器之間的差異;三相整流器提供的紋波要低得多，但頻率是單相整流器的 1.5 倍。

　　單相與三相橋式整流器

　　由于傳統(tǒng)的二極管是單向的，不受控制，電流只允許沿一個(gè)方向流動(dòng)，無法控制正向電壓。因此，我們通常稱這些整流器為“不受控制”，我們需要正確選擇這些電路中使用的二極管，以確保整流器在預(yù)期的工作環(huán)境中完全正向偏置。如果您連接到交流電源，您將有足夠的余量來確保該電路中的二極管始終正向偏置，如果您先降低到低電平，然后應(yīng)用整流，則更令人擔(dān)憂。因此，通常情況下，首先使用變壓器降壓到中等電平(12 V或24 V標(biāo)稱交流電平)，然后信號(hào)通過整流器。在平滑到某個(gè)直流值后，應(yīng)用最后的調(diào)節(jié)級(jí)以將輸出電壓設(shè)置為所需的值。

　　這種類型的全橋整流器使用一些受控的固態(tài)元件，如 MOSFET、IGBT、SCR 等，而不是傳統(tǒng)的二極管。通常使用 SCR，因?yàn)槠潆妷嚎梢酝ㄟ^直接施加外部直流電壓來輕松改變。因此，系統(tǒng)可以根據(jù)需要調(diào)整不同電壓的功率輸出。下圖顯示了一個(gè)單相控制的橋式整流器，它只涉及用 SCR 替換二極管。

　　可控單相整流器

　　就像普通的單相整流器一樣，這種受控整流器可以拉出為H橋;由此產(chǎn)生的功能完全相同。我們還可以使用 6 個(gè) SCR(每相 2 個(gè))將電路擴(kuò)展到三相輸入。

　　正如我上面提到的，應(yīng)該清楚的是，在兩種類型的整流器中，流經(jīng)負(fù)載的電流都沿一個(gè)方向流動(dòng)，因此在任何給定的時(shí)刻，只有兩個(gè)二極管是正向偏置的。在每個(gè)半周期中，正向偏置電橋部分的每個(gè)二極管上都有一個(gè)電壓降。對(duì)于硅二極管，總壓降必須為 2*0.7 = 1.4 V，因?yàn)閮蓚€(gè)二極管將正向偏置。如果您正在使用較低電平的變壓器耦合交流電，那么您可能希望使用鍺或肖特基二極管，因?yàn)樗鼈冊(cè)谡蚱脮r(shí)具有較低的壓降。

　　通常，一旦設(shè)置了整流器，就可以通過在輸出端添加一個(gè)平滑電容器來設(shè)置直流電壓。與負(fù)載并聯(lián)的平滑電容將決定疊加在輸出直流波形上的紋波水平。在一個(gè)周期中，當(dāng)輸入電壓開始下降時(shí)，輸出兩端的電容器將開始與電阻器并聯(lián)放電，從而兩者形成一個(gè)RC電路。電容器在半周期之間以特定的 RC 時(shí)間常數(shù)反復(fù)充電和放電。在電容器完全放電之前，充電周期開始，因此除非切斷輸入功率，否則電容器永遠(yuǎn)不會(huì)完全放電。

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