2017-05-02 20:36:26

  220V整流電路設計

  摘要:分析了單相電容輸入式濾波整流電路的工作特性,推導出整流電路輸出功率與二極管額定電流之間的關係,為整流電路設計提供了二極管額定電流的選擇依據;根據整流電路所承受的峰值電壓,並考慮電網瞬態過電壓等因素給出使用的整流二極管的額定電壓的選擇依據;分析了軸向引線式整流二極管的應用條件與承受電流的關係。

  前言

  交流市電直接整流是帶有開關電源的電氣電子裝置獲得電源的最簡單的方法,由於這種方案在電路上簡單實用,大大的簡化了電源電路,同時也降低了電源電路的成本,隨之而來的問題就是需要正確選擇整流電路拓撲、整流器件和濾波電容器。單相電容輸入式整流濾波電路簡單,成本低的優點而得到普遍的應用。

  由於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通不再是導電完整的半個周期,而是窄脈衝,這就使得整流二極管的參數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。

  1.電容輸入式濾波的單相整流電路工作狀態

  整流器的作用是將電網輸入的交流電轉化為直流電,為使整流後的直流電平滑,通常輸入整流器輸出端直接並聯濾波電容器,整流電路與波形如圖1。

交流市電直接整流是帶有開關電源的電氣電子裝置獲得電源的最簡單的方法,由於這種方案在電路上簡單實用,大大的簡化了電源電路,同時也降低了電源電路的成本,隨之而來的問題就是需要正確選擇整流電路拓撲、整流器件和濾波電容器。單相電容輸入式整流濾波電路簡單,成本低的優點而得到普遍的應用。

  由於整流器的單向導電性,在輸入電壓瞬時值小於濾波電容器上電壓(整流輸出電壓)整流器不導通,使輸入電流變為2~4mS的窄脈衝。為獲得所需要的整流輸出電流,這個電流窄脈衝的幅值將很高。通常將輸入電流峰值與有效值的比值稱為波形係數,在交流220V輸入整流器直接整流時,這個波形係數(峰值電流與有效值電流的比值)約為2.5~3,大於正弦波的√2。整流器輸出電流有效值與平均值之比約為2~ 2.2,大於正弦波的1.1,峰值電流與平均值之比接近6,決定二極管發熱的有效值電流將明顯大於電感輸入式濾波的工作狀態。

  2.整流器額定電流的選擇

  由於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)時應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,最低整流輸出電壓VDC約200V,在85V~265V交流輸入時,最低整流輸出電壓VDC約90V。

  整流輸出電流IO為:

交流市電直接整流是帶有開關電源的電氣電子裝置獲得電源的最簡單的方法,由於這種方案在電路上簡單實用,大大的簡化了電源電路,同時也降低了電源電路的成本,隨之而來的問題就是需要正確選擇整流電路拓撲、整流器件和濾波電容器。單相電容輸入式整流濾波電路簡單,成本低的優點而得到普遍的應用。

  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係代入即得到輸出功率與輸出電流的關係。

  由式可以得到:

交流市電直接整流是帶有開關電源的電氣電子裝置獲得電源的最簡單的方法,由於這種方案在電路上簡單實用,大大的簡化了電源電路,同時也降低了電源電路的成本,隨之而來的問題就是需要正確選擇整流電路拓撲、整流器件和濾波電容器。單相電容輸入式整流濾波電路簡單,成本低的優點而得到普遍的應用。

  輸入電壓為220V±20%,效率為80%時輸出電流與輸出功率的關係為:

  對應的整流器的額定電流與輸出功率的關係應為:

交流市電直接整流是帶有開關電源的電氣電子裝置獲得電源的最簡單的方法,由於這種方案在電路上簡單實用,大大的簡化了電源電路,同時也降低了電源電路的成本,隨之而來的問題就是需要正確選擇整流電路拓撲、整流器件和濾波電容器。單相電容輸入式整流濾波電路簡單,成本低的優點而得到普遍的應用。

  輸入電壓為85V~265V,效率為80%時輸出電流與輸出功率的關係:

交流市電直接整流是帶有開關電源的電氣電子裝置獲得電源的最簡單的方法,由於這種方案在電路上簡單實用,大大的簡化了電源電路,同時也降低了電源電路的成本,隨之而來的問題就是需要正確選擇整流電路拓撲、整流器件和濾波電容器。單相電容輸入式整流濾波電路簡單,成本低的優點而得到普遍的應用。

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