1、全桥整流电路
全桥整流波形及工作过程
在全波整流电路中,变压器二次侧有2个绕组,每个绕组只在半个开关周期内流过电流。若想提高绕组利用率,使副边绕组在正负半周内均有电流流过,这样在提高利用率的同时,减少了副边绕组,便于变压器的制作。全桥整流电路如图4所示。
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图4 全桥整流电路
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1、输出电压与全波整流相同。
2、与全波整流电路相同,输出整流后的电压和滤波电感电流的脉动频率等于2倍的开关频率。
3、整流二极管的电压应力为 ,是全波整流的一半,续流时均为滤波电感电流。
全桥整流工作过程
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状态1:变压器一次侧输入电压上正下负,变压器二次侧电压上正下负,二极管D1、D4导通,二极管D2、D3截止,电流流经D1、D4、Lr和负载。整流二极管的电压应力为12V。
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状态2:变压器一次侧开关管进入死区,变压器二次侧无电压输出,滤波电感Lr电流不能突变,电压为左负有正,续流二极管D5进入续流状态。
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状态3:变压器一次侧输入低压进入负半周,变压器二次侧输出下正上负,整流二极管D2、D3导通,D1、D4截止,二极管电压应力为12V,此过程与状态1相同。
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状态4:变压器一次侧开关管进入死区,变压器二次侧无电压输出,滤波电感Lr电流不能突变,电压为左负有正,续流二极管D5进入续流状态。
2、倍流整流电路
倍流整流电路
将正负半波整流电路共用变压器副边绕组、整流二极管、续流二极管以及滤波电容,可得到倍流整流电路,此时两个滤波电感同时供给滤波电容和负载。
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倍流整流电路的特点是:
1、倍流电路是由正负半波整流电路并联组成,输出电压表达式与半波整流电路相同。变压器匝比相同时,倍流整流电路的输出电压只有全波整流电路和全桥整流电路的一半。
2、两个滤波电感电流的脉动频率等于开关频率,输出电流为两个滤波电感电流之和,其脉动频率为开关频率2倍。由于滤波电感电流的相位差为半个开关周期,其电流脉动具有相互抵消效应,所以输出电流的脉动小于单个滤波电感脉动。
3、输出整流二极管的电压应力均为 。当占空比相同时,如果输出电压相同,为了获得相同的输出电压,倍流整流电路的变压原副边匝比为全波整流和全波整流电流的一半,因此倍流整流电路的输出整流二极管的电压应力与全波整流电路相同,是全桥整流电路的2倍。
倍流整流电路工作过程
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假设Lf2中有电流。
状态1:变压器一次侧输入电压上正下负,变压器二次侧电压上正下负,二极管D2导通,二极管D1截止,电流流经Lf1、D2和负载。倍流二极管的电压应力为24V。滤波电感Lf2电流不能突变,电压左负右正,流过负载的电流为Lf1与Lf2电流之和。
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状态2:变压器一次侧开关管进入死区,变压器二次侧无电压输出,滤波电感Lf1、Lf2电流不能突变,电压为左负有正,续流二极管D1、D2进入续流状态。
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状态3:变压器一次侧输入电压上负下正,变压器二次侧电压上负下正,二极管D1导通,二极管D2截止,电流流经Lf2、D1、和负载。倍流二极管的电压应力为24V。滤波电感Lf1电流不能突变,电压左负右正,流过负载的电流为Lf1与Lf2电流之和。
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状态4:变压器一次侧开关管进入死区,变压器二次侧无电压输出,滤波电感Lf1、Lf2电流不能突变,电压为左负有正,续流二极管D1、D2进入续流状态。
3、总结
几种整流电路比较:
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1、变压器匝比
全波整流电路和全桥整流电路可看成正向半波整流电路和负向半波整流电流的串联,而倍流整流电路可看成正向半波整流电路和负向整流电路的并联。因此当占空比相同和变压器匝比相同的情况下,倍流整流电路的输出电压具有全波整流电路和全桥整流电路的一半。
2、整流二极管电压
全波整流电路和倍流整流电路的输出整流二极管的电压应力为2Vin_pm/n ,全桥整流电路的电压应力为Vin_pm/n 。
3、整流二极管应力
忽略输出滤波电感电流脉动,三种整流方式的整流二极管电流应力均为Io。
4、整流二极管的功率之和
整流二极管的电压应力和电流应力的乘积为整流二极管的功率,分析可得,三种整流电路每只二极管的功率乘以二极管数量所得功率相同,均为4Vin_pm*Io/n。