开关电源中的整流电路工作原理及其意义

  在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管一个是共阴极组，另一个是共阳极组的，只有它们能同时导通，才能形成导电回路。

  2.三相桥式全控整流电路就是两组三相半波整流电路的串联，所以与三相半波整流电路一样，对于共阴极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KPl、KP3和KP5依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差应为120。对于共阳极组触发脉冲的要求是保证晶闸管KP2、KP4和KP6依次导通，因此它们的触发脉冲之间的相位差也是120。

  3.由于共阴极的晶闸管是在正半周触发，共阳极组是在负半周触发，因此接在同一相的两个晶闸管的触发脉冲的相位应该相差180。

  4.三相桥式全控整流电路每隔60?有一个晶闸管要换流，由上一号晶闸管换流到下一号晶闸管触发，触发脉冲的顺序是：1、2、3、4、5、6、1，依次下去。相邻两脉冲的相位差是60。

  5.由于电流断续后，能够使晶闸管再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。为了达到这个目的，能采用两种办法;一种是使每个脉冲的宽度大于60(必须小于120)，一般取80～100，称为宽脉冲触发。另一种是在触发某一号晶闸管时，同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，使共阴极组和共阳极组的两个应导通的晶闸管上都有触发脉冲，相当于两个窄脉冲等效地代替大于60的宽脉冲。这种方法称双脉冲触发。

  6.整流输出的电压，也就是负载上的电压。整流输出的电压应该是两相电压相减后的波形，实际上都属于线电压，波头uab、uac、ubc、uba、uca、ucb均为线电压的一部分，是上述线电压的包络线。相电压的交点与线电压的交点在同一角度位置上，故线电压的交点同样是自然换相点，同时亦可看出，三相桥式全控的整流电压在一个周期内脉动六次，脉动频率为650=300赫，比三相半波时大一倍。

  7.晶闸管所承受的电压。三相桥式整流电路在任何瞬间仅有二臂的元件导通，其余四臂的元件均承受变化着的反向电压。例如在第(1)段时期，KP1和KP6导通，此时KP3和KP4，承受反向线电压uba=ub-ua。KP2承受反向线电压ubc=ub-uc。KP5承受反向线电压uca=uc-ua。晶闸管所受的反向最大电压即为线电压的峰值。当α从零增大的过程中，同样可分析出晶闸管承受的最大正向电压也是线电压的峰值。

  整流电路是组成开关电源的主要部分，整流电路有单相半波、单相全波、单相桥、倍压整流和多相整流等形式，这些整流电路都能够适用于开关电源电路中，只是开关电源整流电路的工作频率要远高于普通线性稳压电源的整流电路。

  在普通的限流型整流器中，有恒压型整流器和恒流型整流器之分。在恒压整流器中，其输出电压保持不变;而在恒流型整流器中，其输出电流保持不变，如果负载电流大于限流值，整流器输出电压将随电流的增加迅速下降，甚至整流器过流而关断。

  在恒流型限流整流器中，其额定电流、限定和过流值三个电流值相当接近。功率整流器在交流输入电压和直流输出电压的变化范围内均能给出额定功率。恒功率整流器与普通限流型整流器的不同之处是它有三个不同的输出阶段，即在恒压阶段和恒流阶段中插入了一个恒功率阶段，恒压阶段和恒流的工作情况与普通限流型整流器完全相同，恒功率阶段是普通限流型整流器所没有的，有了恒功率阶段便可保持整流器输出功率不变。

  当普通的限流型整流器的输出电流大于限定值时，输出电压会大幅度降低，不能确保输出功率不变。但在恒功率整流器中，当输出电流大于限定值时，输出电压也会下降，但降低的速度不像限流型整流器那么快，仍可保持其输出功率不变，维持电子设备正常工作。所以在采用恒功率整流器的开关电源的设计中，只考虑电子设备的最大负载和整流器的冗余，以确定开关电源的而定输出功率，也随之确定了输出电压和输出电流的调整范围。

  倍流整流器由高频变压器副边、两个电感器、两个整流二极管和输出电容器组成。倍流整流器的特点是高频变压器副边绕组没有中心抽头，两个滤波电感器绕制在同一个磁芯上，其电感量相同。这样，流过变压器副边绕组和两个电感器的电流只是输出负载电流的一半，从而大大简化了高频变压器很滤波电感器的结构设计和尺寸，倍流整流器的输出电流是两个滤波电感器电流之和，而两个滤波电感器电流的脉冲波动是相互抵消的，所以倍流整流器能够获得脉冲电流很小的直流输出。

  高速数据处理系统和笔记本电脑需要低电压的超大规模高速集成电路IC，使得电源的整流损耗变成了主要损耗，比如，以往DC/DC变换器采用硅肖特基二极管作为输出整流二极管，DC/DC变换器正常工作时，硅肖特基二极管的正向压降为0.4V~0.6V，而DC/DC变换器的输出电压为5V左右;当输出电流比较大时，硅肖特基上的功耗很大，DC/DC变换器的效率大幅度的降低。现在高速数据处理系统的电源电压已经降到3V左右，甚至是1.5V~1.8V，显然用硅肖特基二极管作为输出整流时，效率更低。

  研究显示，大约有22%的功率消耗在硅肖特基二极管上。为了更好的提高效率，现采用了具有低导通电阻的MOSFET器件进行整流，由于MOSFET的正向压降小，目前MOSFET已成功的用于整流电路，大幅度的提升了变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。用于同步整流的MOSFET开关器件称为同步整流管SR。优点是导通电阻小，可做到毫欧量级，正向压降小，功率变换器的效率高，同时还有阻断电压高、反向电流小等优点，所以在大功率、低输出电压的功率变换器中被广泛采用。