整流电路中怎么选择整流二极管?

一、整流电路中怎么选择整流二极管?

提高电源转换效率和功率密度一直是电源行业的首要目标,在过去十年中,更因功率器件、拓扑结构和控制方案的发展而取得长足的进步。超结MOSFET、SiC二极管以及最新GaN FET的发展,确保了更高频率下的更高开关效率;同时,高级拓扑及其相应控制方案的实现也在高速发展。因此,平衡导通损耗与开关损耗以实现最佳工作点,现在已完全可以实现。

但是,用于AC线电压整流的前端二极管电桥仍然是个大问题,它阻碍了效率和功率密度的提升。高压整流二极管的正向压降通常约为1V。这意味着主电流路径中的两个二极管可能导致超过1%的效率损耗,尤其在低压输入的时候。

举例来说,当前最流行的效率规范之一为80 Plus规范。最高级别80 Plus钛金牌在230VAC时要求达到96%的峰值效率,在115VAC时要求达到94%的峰值效率。当次级DC / DC效率高达98%时,电桥将很容易因其高传导损耗而消耗PFC级的大部分效率。此外,二极管电桥还可能成为电源中最热的部位,这不仅限制了功率密度,还给散热设计造成了一定的困扰。

于是,越来越多人把注意力集中在如何解决这组整流桥的问题上来。解决这个问题的方向还是非常明确的,最受欢迎的两种方案分别为双升压无桥PFC和图腾柱PFC,如图1所示。在这两种方案中,主电流路径中的整流二极管数量都从2个减少到1个,从而降低了整流管上的导通损耗。

图1: 无桥PFC拓扑

目前,已经有研究和参考设计展现出令人鼓舞的结果,但还尚未被消费类市场大批量采用和量产。因为要开发出尖端的IC解决方案,实现有竞争力的BOM成本以及经过验证的强健性和可靠性,还有很长的路要走。双升压无桥PFC需要一个额外的大功率电感来抑制共模噪声,这对成本和产品尺寸都是不利因素。而图腾柱PFC通常都需要高成本的组件,例如上管驱动器和隔离式电流采样,并且大都需要采用DSP,或者在常规PFC控制器IC上采用大量分立组件。

实际上,我们无需等待采用无桥拓扑的新型控制器IC发展成熟,通过另一种简单快捷的替代方案,可以立即降低电桥上的功率损耗。这种方案的基本思想是用同步整流MOSFET代替两个下管整流二极管,而其它的电源设计部分(包括所有功率级和控制器IC)均保持不变。图2的示例中采用MPS的MP6925A对这一概念进行了说明。MP6925A是一款仅需很少外部组件的双通道同步整流驱动器。

图2: 将同步整流MOSFET用作下管电桥

MP6925A通常用于LLC转换器。它根据对漏源电压(VDS)的检测主动驱动两个MOSFET。在设置系统以替换交流电桥中的下管二极管时,可采用两个高压JFET(QJ1 和 QJ2)在VDS检测期间钳位高压。当电流流经MOSFET体二极管之一时,VDS上的负阈值被触发,驱动器导通相应的MOSFET。在MOSFET导通期间,驱动器会调节相应的栅极电压,将VDS保持在一定水平之下,直到电流过低而无法触发VDS关断阈值为止。图3显示了其典型工作波形。

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二、整流电路二极管选择?

 1)对于串联型电源电路整流二极管,应选择整流二极管最大整流,电流与反向工作电压适合条件二极管。

  2)对于开关型稳压电路用整流二极管应选择使用工作频率较高,且反向恢复时司短快恢复型整流二极管。而不能使用一般整流二极管。可选择使用fr一系列,pfr一系列,mur一系列快恢复二极管。

  3)对低电压整流电路应选择使用正问压降小整流二极管。

  4)对于5a对下整流电路可选择使用一般整流二极管。例如应用半桥,全桥整流电路,收录机电源电路对及普通低电压整流电路等,可选择使用1n4000,1n5200一系列硅塑封整流二极管。也可选择使用2cz一系列整流二极管。

三、二极管整流电路制作?

二极管制作整流电路,可以做成半波整流,也可以做成全波整流电路

四、三相桥式整流电路六个二极管整流,一直搞不明白那两个二极管先导通整流,为什么不能四个二极管一起整流?

全波整流电路总是电压差最极端的两线导通。每一线都要有两个二极管分别代表本相电位最高和最低的两种状态。单相电因为不能仅凭相线形成回路,所以零线也要有二极管,就变成单相两线整流桥。两线就是4个二极管。三相平衡整流桥的零线上没有电流,所以把零线省略了,就变成三相三线整流桥,三线就要6个二极管。三相电其实是有四线的,也就是6个二极管的电路原型是8个二极管。因为零线上没有电流,把零线的2个二极管省略,就变成了6个二极管。如果是不平衡三相全波整流,只需要在四根线中任取2根就可以了。单相整流桥是不平衡三相四线整流桥的特例。

此外,还有6相,12相,18相,24相整流,因为习惯上都做相间平衡的整流,所以都把零线省略了,二极管数量就刚好是相数的2倍。

对于半波整流,需要用到零线,零线上仍然不需要二极管,使用的二极管数量等于相数。

五、整流电路是如何实现整流的?

整流就是将交流电整成直流电。因为二极管有单向导电性,以零伏为对比 交流电就有正电压与负电压两种。接入一个二极管 称为半波整流,负半轴的点直接截掉,效率过低。于是有了双管全波整流 效率虽然提高 但是双管只适合中间有抽头的变压器。后来进化到四个二极管整流。这样就适应了无抽头的需求。大概就是这。

六、二极管整流电路

二极管整流电路详解

二极管整流电路是电子电路中非常常见的一种电路类型,它主要用于将交流电转换为直流电。本文将详细介绍二极管整流电路的工作原理、分类、应用以及注意事项。

工作原理

二极管整流电路的基本原理是利用二极管的单向导电特性,将交流电的正半波通过一个或多个二极管整流成直流电。具体来说,当交流电的正半波到来时,二极管导通,电流通过;而当交流电的负半波到来时,二极管截止,电流被切断。通过这种方式,将交流电的波动电流转换为平滑的直流电。

分类

二极管整流电路根据不同的应用场景和需求,可以分为不同的类型。常见的分类方式包括:

  • 单相整流电路:用于将单相交流电转换为直流电。
  • 三相整流电路:用于将三相交流电转换为直流电。
  • 倍压整流电路:通过多次使用滤波电容的方式,提高输出电压。

应用

二极管整流电路在很多领域都有应用,例如电力电子、通信、医疗设备、仪器仪表等。在电力电子领域,二极管整流电路可以将电网中的交流电转换为直流电源,为各种电子设备提供稳定的工作电压。

注意事项

在设计和使用二极管整流电路时,需要注意以下几点:

  • 选择合适的二极管:根据电路的需求和参数选择合适的二极管型号和规格。
  • 正确连接电路:确保二极管整流电路的连接正确,避免短路或断路等现象。
  • 注意滤波效果:倍压整流电路需要使用合适的滤波电容,以提高输出电压的稳定性。
  • 注意安全问题:在使用二极管整流电路时,要确保操作安全,避免触电等事故。
总的来说,二极管整流电路是一种非常实用的电路类型,它为各种电子设备的稳定工作提供了重要的支持。通过了解其工作原理、分类和应用,我们可以更好地设计和使用二极管整流电路。

七、单相桥式整流电路为什么是4个二极管,而不用两个二极管?

两个二极管搭建的称作全波整流电路,在这种整流电路中,在半个周期内,电流流过一个二极管,而在另一个半周内,电流流经第二个二极管,并且两个二极管的连接能使流经它们的电流以同一方向流过负载。全波整流整流前后的波形与半波整流所不同的,是在全波整流中利用了交流的两个半波,这就提高了整流器的效率,并使已整电流易于平滑。因此在整流器中广泛地应用着全波整流。

在应用全波整流器时其电源变压器必须有中心抽头,而且整流器承受的最高反向电压为变压器次级电压的最大值的两倍

桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值,比全波整流电路小一半,其波形图和全波整流波形图是一样的。

八、二极管全波整流电路公式?

未加滤波电容时,输出的直流电压平均值为交流输入电压有效值的0.9倍。加电容滤波后,输出的空载直流电压平均值为交流输入电压有效值的√2倍(1.414);加载直流电压平均值为交流输入电压有效值的1.2倍。

电源220V,无滤波:

全波整流电压=220×0.9=198V。

半波整流电压=220×0.45=99V。

全波整流电路在前半个周期内,电流流过一个整流器件(如整流二极管),而在另一个半周内,电流流经第二个整流器件,并且两个整流器件的连接能使流经它们的电流以同一方向流过负载。

全波整流前后的波形与半波整流所不同的是在全波整流中利用了交流的两个半波,这就提高了整流器的效率,并使已整电流易于平滑。因此在整流器中广泛地应用着全波整流。

在应用全波整流器时其电源变压器必须有中心抽头。无论正半周或负半周,通过负载电阻R的电流方向总是相同的。

设交流电压的有郊值为U,全波整流后。

1、当未加滤波电容时,直流电压为:0.9U。

2、当有滤波电容,但未接入负载(空载)时直流电压为:1.414U。

3、当有滤波电容,且接入了正常的负载后直流电压为:1.2U。

九、二极管单相半波整流电路属于?

单相半波整流电路的三个组成部分:

1、电源变压器:把市电,多为220伏,变换为所需的交流电压。

2、整流二极管:需要一个。

3、负载电阻。

十、什么是半波整流电路?

大家好,我是李工,希望大家多多支持我。

,今天给大家详细地讲一下半波整流电路。

什么是半波整流电路?

半波整流电路的基本操作非常简单,输入信号通过二极管,由于只能通过一个方向的电流,二极管的整流作用,单个二极管只允许通过一半的波形。

下图说明了半波整流电路的基本原理

半波整流电路工作图

当标准交流波形通过半波整流电路时,只剩下一半的交流波形。半波整流电路仅允许交流电压的一个半周期(正半周期或负半周期)通过,并将阻止直流侧的另一个半周期。只需要一个二极管就可以构成一个半波整流电路。本质上,这就是半波整流电路所做的一切。

半波整流电路原理

一个完整的半波整流电路由3个部分组成:变压器、阻性负载、二极管

半波整流电路

如何将交流电压转化为直流电压?

先将高交流电压施加到降压变压器的初级侧,在次级绕组处获得将施加到二极管的低电压。

半波整流电路接线图

在交流电压的正半周期间,二极管将正向偏置,电流流过二极管。在交流在交流电压的负半周期间,二极管将反向偏置,电流将被阻断。次级侧 (DC) 的最终输出电压波形,如上图 所示。

之后专注于电路的次级侧,如果用源电压代替次级变压器线圈,可以将半波整流器的电路图简化为下图。

半波整流电路原理

现在没有电路的变压器分散我们的注意力。对于交流电源电压的正半周期,等效电路有效地变为下图:

等效电路图

因为二极管是正向偏置的,因此允许电流通过。所以我们有一个闭合电路。

但对于交流电源电压的负半周,等效电路变为:

等效电路图

整流二极管现在处于反向偏置模式,所以没有电流能够通过它。因此,现在有一个开路。由于这段时间内电流不能流过负载,输出电压为零。这会发生得非常快——因为交流波形每秒会在正负之间多次振荡(取决于频率)。这是半波整流电路波形在输入侧 (V in ) 的样子,以及在整流后(即从 AC 到 DC 的转换)在输出侧 (V out ) 的样子:

半波整流电路波形图

正半波整流前后的电压波形如下图所示。

半波整流电路电压波形图

相反,负半波整流器将只允许负半波通过二极管,并将阻止正半波。正半波整流器和负半波整流器之间的唯一区别是二极管的方向。如在上图中看到的,二极管现在处于相反的方向。因此,二极管现在将仅在交流波形处于其负半周期时才正向偏置。

半波整流电路参数与计算公式

纹波系数

“纹波”是将交流电压波形转换为直流波形时剩余的不需要的交流分量。尽管我们尽最大努力去除所有交流分量,但在输出侧仍有少量残留物会产生直流波形的脉动。这种不受欢迎的交流分量称为“纹波”。

为了量化半波整流器将交流电压转换为直流电压的能力,我们使用所谓的纹波系数(由 γ 或 r 表示)。纹波系数是整流器交流电压(输入侧)与直流电压(输出侧)的RMS值之比。

二极管的纹波系数的公式为:

整流二极管的波纹系数公式

也可以重新排列为下面的等式:

整流二极管的波纹系数公式

半波整流器的纹波系数等于1.21(即γ=1.21)。

请注意,为了构建一个好的整流器,我们一般希望将纹波系数保持在尽可能低的水平。这就是为什么我们使用电容和电感作为滤波器来减少电路中的纹波。

效率

整流器效率 (η) 是输出直流功率与输入交流功率之比。效率的公式等于:

半波整流电路的效率

半波整流器的效率等于 40.6%(即 η max = 40.6%)

有效值

为了得出半波整流器的 RMS 值,我们需要计算负载上的电流。如果瞬时负载电流等于 i L = I m sinωt,则负载电流的平均值 (I DC ) 等于:

半波整流电路的负载电路的有效值

其中 I m等于负载上的峰值瞬时电流 (I max )。因此,负载上获得的输出直流电流 (I DC ) :

输出直流电流 公式

对于半波整流器,RMS 负载电流 (I rms ) 等于平均电流 (I DC ) 乘以 π/2。因此,半波整流器的负载电流 (I rms ) 的 RMS 值为:

负载电流 (I rms ) 的 RMS公式

其中 I m = I max等于负载上的峰值瞬时电流。

峰值反向电压

峰值反向电压 (PIV) 是二极管在反向偏置条件下可以承受的最大电压。如果施加的电压超过 PIV,二极管将被破坏。

形状因素

形状因数(FF)是有效值与平均值的比值,如下式所示:

半波整流电路的形状因数(FF)

半波整流器的形状因子等于 1.57(即 FF=1.57)。

输出电压

负载电阻上的输出电压 (V DC )表示为:

半波整流电路输出电压计算公式

半波整流电路应用

虽然半波二极管整流电路基本上使用单个二极管,但二极管周围有一些电路差异,具体取决于应用。

电源整流

当用于电源整流时,半波整流电路如果要以任何方式为设备供电,则与变压器一起使用。通常在此应用中,输入交流波形是通过变压器提供的。这用于提供所需的输入电压。

AM解调

一个简单的半波二极管整流器可用于调幅信号的信号解调。整流过程使幅度调制得以恢复。当半波整流电路用于幅度调制检测时,该电路显然需要与收音机中的其他电路接口。

峰值检测

半波二极管电路通常用作简单的电压峰值检测器。通过在输出负载上放置一个电容,电容器将充电至峰值电压。如果 CR 网络、电容器和负载电阻的时间常数比波形周期长得多或足以捕获变化波形的峰值,则电路将保持电压峰值。

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