前言

交流市電直接整流是帶有開(kāi)關(guān)電源的電氣電子裝置獲得電源的最簡(jiǎn)單的方法，由于這種方案在電路上簡(jiǎn)單實(shí)用，大大的簡(jiǎn)化了電源電路，同時(shí)也降低了電源電路的成本，隨之而來(lái)的問(wèn)題就是需要正確選擇整流電路拓?fù)?、整流器件和濾波電容器。單相電容輸入式整流濾波電路簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)點(diǎn)而得到普遍的應(yīng)用。

由于濾波電容器的電壓作用，單相電容輸入式整流濾波電路的二極管導(dǎo)通不再是導(dǎo)電完整的半個(gè)周期，而是窄脈沖，這就使得整流二極管的參數(shù)選擇與電感輸入式濾波的整流電路的二極管選擇有很大的不同。

整流器的作用是將電網(wǎng)輸入的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，為使整流后的直流電平滑，通常輸入整流器輸出端直接并聯(lián)濾波電容器，整流電路與波形如圖1。

由于整流器的單向?qū)щ娦?，在輸入電壓瞬時(shí)值小于濾波電容器上電壓（整流輸出電壓）整流器不導(dǎo)通，使輸入電流變?yōu)?~4mS的窄脈沖。為獲得所需要的整流輸出電流，這個(gè)電流窄脈沖的幅值將很高。通常將輸入電流峰值與有效值的比值稱(chēng)為波形系數(shù)，在交流220V輸入整流器直接整流時(shí)，這個(gè)波形系數(shù)（峰值電流與有效值電流的比值）約為2.5~3，大于正弦波的√2。整流器輸出電流有效值與平均值之比約為2~ 2.2，大于正弦波的1.1，峰值電流與平均值之比接近6，決定二極管發(fā)熱的有效值電流將明顯大于電感輸入式濾波的工作狀態(tài)。

由于整流器輸出電流有效值與平均值之比很大。因此，在選擇整流器的額定電流（IT）時(shí)應(yīng)充分留有電流安全裕量，通常的選擇為：整流器的額定電流（IT）應(yīng)為輸出電流的3~10倍。

整流輸出電壓（VO）平均值約為輸入電壓有效值（VIN）的1.2~1.3倍。在220V±20%交流輸入時(shí)，最低整流輸出電壓VDC約200V，在85V~265V交流輸入時(shí)，最低整流輸出電壓VDC約90V。

整流輸出電流IO為：

將輸入電壓、輸出功率、效率及整流器額定電流與整流輸出電流的關(guān)系代入即得到輸出功率與輸出電流的關(guān)系。

由式可以得到：

輸入電壓為220V±20%，效率為80%時(shí)輸出電流與輸出功率的關(guān)系為：

對(duì)應(yīng)的整流器的額定電流與輸出功率的關(guān)系應(yīng)為：

輸入電壓為85V~265V，效率為80%時(shí)輸出電流與輸出功率的關(guān)系：

對(duì)應(yīng)的整流器的額定電流與輸出功率的關(guān)系應(yīng)為：

整流器承受的理論上的電壓峰值為交流輸入電壓峰值，在220V（1+20%）的條件下，整流器將承受約370V的峰值電壓。

由于交流電網(wǎng)中存在的瞬時(shí)過(guò)電壓等過(guò)電壓因素的存在，為確保整流器安全工作，需要整流器的額定電壓（VR）應(yīng)為最高輸入電壓有效值2倍以上。通常輸入電壓220V±20%或輸入電壓85V~265V應(yīng)選擇800V以上耐壓的整流器模塊或二極管。

6A及以下電流的軸向引線(xiàn)式二極管的散熱方式是利用其銅引線(xiàn)將管芯產(chǎn)生的熱量到處是放到環(huán)境，因此軸向引線(xiàn)式二極管的允許流過(guò)的電流將取決于二極管的引線(xiàn)溫度狀態(tài)。在軸向引線(xiàn)二極管數(shù)據(jù)表中的額定電流是距管芯8.3mm（3/8英寸）或12.7mm（1/2英寸）的引線(xiàn)處溫度為70℃的條件下測(cè)試的。隨著該點(diǎn)溫度的上升，二極管允許流過(guò)的電流隨之降低直至該點(diǎn)溫度達(dá)到150℃時(shí)允許流過(guò)的電流下降到零。

距管芯8.3mm（3/8英寸）或12.7mm（1/2英寸）的引線(xiàn)處溫度取決于二極管自身的發(fā)熱程度和二極管引線(xiàn)的散熱條件。引線(xiàn)越短，散熱能力越差。因此在剪短二極管引線(xiàn)后二極管所能承受的電流必將降低，在實(shí)際應(yīng)用中二極管的額定電流應(yīng)留有足夠的裕量。

例如一個(gè)耗電150W的彩色電視機(jī)，輸入采用220V交流電直接整流輸出，整流器在輸入電壓為220V時(shí)的整流輸出電壓約為270V，整流輸出電流平均值約為0.56A，如果僅僅從這個(gè)平均值考慮選擇4只1N4007就可以了，但是實(shí)際應(yīng)用中卻采用了6A的整流橋，與前面提到的整流器的額定電流（IT）應(yīng)為輸出電流的3~10倍是相吻合的。

二極管的特性如下：正向性外加正向電壓時(shí)，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱(chēng)為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱(chēng)為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被克服，二極管正向?qū)?，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變，這個(gè)電壓稱(chēng)為二極管的正向電壓。當(dāng)二極管兩端的正向電壓超過(guò)一定數(shù)值，內(nèi)電場(chǎng)很快被削弱，特性電流迅速增長(zhǎng)，二極管正向?qū)?。反向性外加反向電壓不超過(guò)一定范圍時(shí)，通過(guò)二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)反向電流又稱(chēng)為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。一般硅管的反向電流比鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級(jí)，小功率鍺管在μA數(shù)量級(jí)。溫度升高時(shí)，半導(dǎo)體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，反向飽和電流也隨之增加。整流電路就是利用了二極管的這種單向?qū)щ娞匦?。?dāng)電源正向時(shí)，二極管導(dǎo)通，電路正常；當(dāng)電源反向時(shí)，二極管截止，電路不通。從而使得電源只有正向時(shí)通電，達(dá)到整流效果。

橋式整流電路的工作原理如下：E2為正半周時(shí)，對(duì)D1、D3加正向電壓，D1、D3導(dǎo)通；對(duì)D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。

電路中構(gòu)成E2、D1、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負(fù)的半波整流電壓，E2為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對(duì)D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)成E2、D2、Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。

如此重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整流電路小一半。橋式整流是對(duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦裕谳斎霝闃?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。

橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式整流是交流電轉(zhuǎn)換成直流電的第一個(gè)步驟。橋式整流器 BRIDGE RECTIFIERS，也叫做整流橋堆。橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣塑料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強(qiáng)散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V。