经典开关电源电解电容设计与选用.pdfVIP

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

输入整流滤波器及钳位保护电路的设计

1输入整流桥的选择

1)整流桥的导通时间与选通特性

50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1，再通过输入滤波电容得到直流高

压U1。在理想情况下，整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°～180°)，但由于

滤波电容器C的作用，仅在接近交流峰值电压处的很短时间内，才有输入电流流经过整流桥

对C充电。50Hz交流电的半周期为10ms，整流桥的导通时间tC≈3ms，其导通角仅为54°(导

通范围是36°～90°)。因此，整流桥实际通过的是窄脉冲电流。桥式整流滤波电路的原理

如图1(a)所示，整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。

最后总结几点：

(1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30％。

(2)整流二极管的一次导通过程，可视为一个“选通脉冲”，其脉冲重复频率就等于交

流电网的频率(50Hz)。

(3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声，有时用两只普通硅整流管(例如1N4007)

与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥，FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。

2)整流桥的参数选择

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥，亦可直接选用成品整流桥，完成桥式

整流。全波桥式整流器简称硅整流桥，它是将四只硅整流管接成桥路形式，再用塑料封装而

成的半导体器件。它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点，可广泛用于

开关电源的整流电路。硅整流桥有4个引出端，其中交流输入端、直流输出端各两个。

硅整流桥的最大整流电流平均值分0．5～40A等多种规格，最高反向工作电压有50～

1000V等多种规格。小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上，大、中功率硅整流桥则要用螺钉

固定，并且需安装合适的散热器。

整流桥的主要参数有反向峰值电压URM(V)，正向压降UF(V)，平均整流电流Id(A)，正

向峰值浪涌电流IFSM(A)，最大反向漏电流IR(μA)。整流桥的反向击穿电压URR应满足下

式要求：

举例说明，当交流输入电压范围是85～132V时，umax=132V，由式(1)计算出UBR=233．3V，

可选耐压400V的成品整流桥。对于宽范围输入交流电压，umax=265V，同理求得UBR=468．4V，

应选耐压600V的成品整流桥。需要指出，假如用4只硅整流管来构成整流桥，整流管的耐

压值还应进一步提高。辟如可选1N4007(1A／1000V)、1N5408(3A／1000V)型塑封整流管。

这是因为此类管子的价格低廉，且按照耐压值“宁高勿低”的原则，能提高整流桥的安全性

与可靠性。

设输入有效值电流为IRMS，整流桥额定的有效值电流为IBR，应当使IBR≥2IRMS。计

算IRMS的公式如下：

式中，PO为开关电源的输出功率，η为电源效率，umin为交流输入电压的最小值，cos

φ为开关电源的功率因数，允许cosφ=0．5～0．7。由于整流桥实际通过的不是正弦波电

流，而是窄脉冲电流(参见图1)，因此整流桥的平均整流电流IdIRMS，一般可按Id=(0．6～

0．7)IRMS来计算IAVG值。

例如，设计一个7．5V／2A(15W)开关电源，交流输入电压范围是85～265V，要求η=80％。