整流器工作原理

在以大功率二極管或晶閘管為基礎(chǔ)的兩種基本類型的整流器中，電網(wǎng)的高壓交流功率通過整流器變換為直流功率。提到未來（不久的或遙遠(yuǎn)的）的其它類型整流器：以不可控二極管前沿產(chǎn)品為基礎(chǔ)的斬波器、斬波直流/直流變換器或電流源逆變型有源整流器。顯然，這種最新型的整流器在技術(shù)上包含較多要開發(fā)的內(nèi)容，但是它能顯示出優(yōu)點(diǎn)，例如它以非常小的諧波干擾和1的功率因數(shù)加載于電網(wǎng)。

所有整流器類別中最簡單的是二極管整流器。在最簡單的型式中，二極管整流器不提供任何一種控制輸出電流和電壓數(shù)值的手段。為了適用于工業(yè)過程，輸出值必須在一定范圍內(nèi)可以控制。通過應(yīng)用機(jī)械的所謂有載抽頭變換器可以完成這種控制。作為典型情況，有載抽頭變換器在整流變壓器的原邊控制輸入的交流電壓，因此也就能夠在一定范圍內(nèi)控制輸出的直流值。通常有載抽頭變換器與串聯(lián)在整流器輸出電路中的飽和電抗器結(jié)合使用。通過在電抗器中引入直流電流，使線路中產(chǎn)生一個可變的阻抗。因此，通過控制電抗器兩端的電壓降，輸出值可以在比較窄的范圍內(nèi)控制。

三極管的hFE參數(shù)與貯存時間ts相關(guān)，一般hFE大的三極管ts也較大，過去人們對ts的認(rèn)識以及ts的測量儀器均較為欠缺，人們更依賴hFE參數(shù)來選擇三極管。

在開關(guān)狀態(tài)下，hFE的選擇通常有以下認(rèn)識：第一、hFE應(yīng)盡可能高，以便用最少的基極電流得到最大的工作電流，同時給出盡可能低的飽和電壓，這樣就可以同時在輸出和驅(qū)動電路中降低損耗。

但是，如果考慮到開關(guān)速度和電流容限，則hFE的最大值就受到限制；第二、中國的廠家曾經(jīng)傾向于選用hFE較小的器件，例如hFE為10到15，甚至8到10的三極管就一度很受歡迎(后來，由于基極回路流行采用電容觸發(fā)線路，hFE的數(shù)值有所上升)，hFE的數(shù)值小則飽和深度小，從而有利于降低晶體管的發(fā)熱。

實(shí)際上，晶體管的飽和深度受到Ib、hFE兩個因素的影響，因而通過磁環(huán)及繞組參數(shù)、基極電阻Rb的調(diào)整，也可以降低飽和深度。

在設(shè)計(jì)上非常接近二極管整流器的是晶閘管整流器。因?yàn)榫чl管整流器的電參數(shù)是可控的，所以不需要有載抽頭變換器和飽和電抗器。

因?yàn)榫чl管整流器不包含運(yùn)動部件，所以晶閘管整流器系統(tǒng)的維修減少了。注意到的一個優(yōu)點(diǎn)是晶閘管整流器的調(diào)節(jié)速度較二極管整流器快。在過程特性的階躍期間，晶閘管整流器常常調(diào)節(jié)很快，以致能夠避免過電流。其結(jié)果是晶閘管系統(tǒng)的過載能力能夠設(shè)計(jì)得比二極管系統(tǒng)小。

目前，業(yè)界推出的節(jié)能燈和電子鎮(zhèn)流器專用三極管都十分注重對貯存時間的控制。因?yàn)橘A存時間ts過長，電路的振蕩頻率將下降，整機(jī)的工作電流增大易導(dǎo)致三極管的損壞。雖然可以調(diào)整扼流圈電感及其他元器件參數(shù)來控制整機(jī)功率，但ts的離散性，將使產(chǎn)品的一致性差，可靠性下降。例如，在石英燈電子變壓器線路中，貯存時間太大的晶體管可能引起電路在低于輸出變壓器工作極限的頻率振蕩，從而造成每個周期的末端磁芯飽和，這使得晶體管Ic在每個周期出現(xiàn)尖峰，最后導(dǎo)致器件過熱損壞(圖3)。

如果同一線路上的兩個三極管貯存時間相差太大，整機(jī)工作電流的上下半波將嚴(yán)重不對稱，負(fù)擔(dān)重的那只三極管將容易損壞，線路也將產(chǎn)生更多的諧波和電磁干擾。

實(shí)際使用表明，嚴(yán)格控制貯存時間ts并恰當(dāng)調(diào)整整機(jī)電路，就可以降低對hFE參數(shù)的依賴程度。還值得一提的是，在芯片面積一定的情況下，三極管特性、電流特性與耐壓參數(shù)是矛盾的，中國市場曾經(jīng)用BUT11A來做220V40W電子鎮(zhèn)流器，其出發(fā)點(diǎn)是BVceo、BVcbo數(shù)值高，但是目前絕大部分電子鎮(zhèn)流器線路中，已經(jīng)沒有必要過高選擇三極管的電壓參數(shù)。

整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）的裝置。它有兩個主要功能：第一，將交流電（AC）變成直流電(DC)，經(jīng)濾波后供給負(fù)載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用。

整流器是經(jīng)過汽車發(fā)電機(jī)整流過后的直流電，波形仍然具有不規(guī)則的波動，直接影響了車輛點(diǎn)火的準(zhǔn)確性；輸出電壓無法保持相對恒定，造成每次火花塞點(diǎn)火的能量差別大容易使您的愛車引擎抖動，出現(xiàn)換檔頓挫、提速緩慢無力、怠速不穩(wěn)以及車用空調(diào)效率低下等情形。從而大大降低了車載電器設(shè)備的性能和使用壽命；再加上高齡汽車的電路系統(tǒng)老化，電路阻阬變高的影響，對您的愛車的影響也就變得日益明顯。電子整流器的作用是幫助車消除雜波干擾、穩(wěn)定輸出電壓、提高電源系統(tǒng)的瞬間放電能力、增加扭力輸出、加快油門反應(yīng)、延長電池使用壽命、縮短汽車引擎啟動時間、提高點(diǎn)火效率等，尤其是對小排量的車，效果比較明顯。

半導(dǎo)體PN結(jié)在正向偏置時電流很大，反向偏置時電流很小。整流二極管就是利用PN結(jié)的這種單向?qū)щ娞匦詫⒔涣麟娏髯優(yōu)橹绷鞯囊环NPN結(jié)二極管。通常把電流容量在1安以下的器件稱為整流二極管，1安以上的稱為整流器。常用的半導(dǎo)體整流器有硅整流器和硒整流器，產(chǎn)品規(guī)格很多，電壓從幾十伏到幾千伏，電流從幾安到幾千安。整流器廣泛用于各種形式的整流電源中。 大功率整流電源要求整流器的電流容量大、擊穿電壓高、散熱性能好，但這種器件的結(jié)面積大、結(jié)電容大，因而工作頻率很低，一般在幾十千赫以下。硅材料的禁帶寬度較大，導(dǎo)熱性能良好，適于制作大功率整流器件。在耐高壓的整流裝置中常采用高壓硅堆，它由多個整流器件的管芯串聯(lián)組成，其反向耐壓由管芯的耐壓及串聯(lián)管芯數(shù)決定，最高耐壓可達(dá)幾百千伏。如果高頻整流電路用于很高頻率下，當(dāng)交流電壓的周期與整流器通態(tài)到關(guān)態(tài)的恢復(fù)時間相當(dāng)時，整流器對高頻電壓不再起整流作用。為適應(yīng)高頻工作的需要，通常在硅整流器中采用摻金的方法，以縮短注入少數(shù)載流子的壽命，從而達(dá)到減小恢復(fù)時間的目的。

為了減小器件因過壓擊穿造成損壞的可能性和提高整流裝置的可靠性，可采用硅雪崩整流器。在這種器件中，當(dāng)反向電壓超過允許峰值時，在整個PN結(jié)上發(fā)生均勻的雪崩擊穿，器件可工作在高壓大電流下，故能承受相當(dāng)大的反向浪涌功率。制作這種器件時要求材料缺陷少，電阻率均勻，結(jié)面平整，外露結(jié)區(qū)還應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)，避免發(fā)生表面擊穿。硒整流器的抗過載容量大，承受反向浪涌功率的能力也較強(qiáng)。

整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）的裝置。它有兩個主要功能：

第一，將交流電（AC）變成直流電(DC)，經(jīng)濾波后供給負(fù)載，或者供給逆變器；

第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用。

把交流電變成直流電的設(shè)備就稱為整流器。

按照所采用的整流器件，可分為機(jī)械式、電子管式和半導(dǎo)體式幾類。 電感鎮(zhèn)流器是一個鐵芯電感線圈，電感的性質(zhì)是當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，則在線圈中將引起磁通的變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向與電流的方向相反，因而阻礙著電流變化。 ? ?

最簡單的倍壓整流(二倍)方式是利用兩組簡單的半波整流，以指向相反的二極管分別生成兩個正負(fù)不同的電源輸出，并分別加以濾波。連接正負(fù)兩端可得到交流輸入電壓兩倍的輸出電壓。此種電路稱為德隆電路(德文:Delon-Schaltung)。 如需要的話，此電路也可以提供中間電壓，或當(dāng)作正負(fù)雙電壓的電源來使用。

上述德隆電路可以衍生出另一種變體：在橋式整流的輸出端使用兩個相串聯(lián)的電容器作為濾波電容，在濾波電容的中點(diǎn)與與交流輸入的一端間聯(lián)接一個開關(guān)。當(dāng)開關(guān)切離時，這個電路會像一個正常的橋式整流；當(dāng)開關(guān)接通時，就會成為前述的德隆電路，產(chǎn)生倍壓整流的作用。 舉例來說，當(dāng)交流輸入為 100~120V 時，可讓開關(guān)為通路；當(dāng)交流輸入為 220~240V 時，可讓開關(guān)為斷路；這樣便使它很容易在世界上任何電源間切換，產(chǎn)生大約 320V (±15%左右） 的直流電壓，以送入一個相對簡單的開關(guān)模式電源。

格賴納赫倍壓電路可以繼續(xù)添加二極管和電容器的級聯(lián)，而形成多倍電壓的電壓倍增器，稱為考克饒夫-沃爾頓產(chǎn)生器電路（英文: Cockcroft–Walton generator），當(dāng)時是用于粒子加速器。 這樣的倍壓電路雖可以提供幾倍于輸入交流峰值的電壓，但電流輸出和電壓穩(wěn)定度則受到限制。 此類電壓倍增器電路常用來提供高電壓予舊式電視機(jī)的陰極射線管（CRT）、光電倍增管、或電蚊拍。

整流器的主要應(yīng)用是把交流電源轉(zhuǎn)為直流電源。 由于所有的電子設(shè)備都需要使用直流，但電力公司的供電是交流，因此除非使用電池，否則所有電子設(shè)備的電源供應(yīng)器內(nèi)部都少不了整流器。

至于把直流電源的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換則復(fù)雜得多。 直流-直流轉(zhuǎn)換的一種方法是首先將電源轉(zhuǎn)換為交流（使用一種稱為反用換流器的設(shè)備），然后使用變壓器改變該交流電壓，最后再整流回直流電源。

整流器還用在調(diào)幅(AM)無線電信號的檢波。 信號在檢波前可能會先經(jīng)增幅(把信號的振幅放大)，如果未經(jīng)增幅，則必須使用非常低電壓降的二極管。 使用整流器作解調(diào)時必須小心地搭配電容器和負(fù)載電阻。 電容太小則高頻成分傳出過多，太大則將抑制訊號。

整流裝置也用于提供電焊時所需固定極性的電壓。 這種電路的輸出電流有時需要控制，此時會以可控硅(一種晶閘管)替換橋式整流中的二極管，并以相位控制觸發(fā)的方式調(diào)整其電壓輸出。

晶閘管也用于各級鐵路機(jī)車系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)牽引馬達(dá)的微調(diào)。 可關(guān)斷晶閘管(GTO)則可用于從直流電源產(chǎn)生交流，例如在 Eurostar 列車上使用此方式提供三相牽引馬達(dá)所需的電源

以下科技名詞按拼音字母排序,排名不分先后

? 基礎(chǔ)電源? 交流配電設(shè)備? 直流配電設(shè)備? 電池

? 蓄電池? 不間斷供電系統(tǒng)? 遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)? 架裝電源

? 接地系統(tǒng)? 太陽能電池供電系統(tǒng)? 風(fēng)力發(fā)電機(jī)? 燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)

? 柴油發(fā)電機(jī)組? 溫差發(fā)電器? 換流設(shè)備? 整流器

? 逆變器? 直流變換器? 晶閘管整流設(shè)備? 初充電

? 均衡充電? 浮充電壓? 限流特性? 軟起動性能

? 音響噪聲? 波形失真率? 并聯(lián)冗余系統(tǒng)

高壓直流輸電

? 高壓直流輸電系統(tǒng)? 兩端高壓直流輸電系統(tǒng)? 多端高壓直流輸電系統(tǒng)? 背靠背換流站

? 高壓直流背靠背系統(tǒng)? 單向高壓直流系統(tǒng)? 雙向高壓直流系統(tǒng)? 高壓直流系統(tǒng)極

? 單極高壓直流系統(tǒng)? 雙極高壓直流系統(tǒng)? 單極大地回線高壓直流系統(tǒng)? 雙極大地回線高壓直流系統(tǒng)

? 單極金屬回線高壓直流系統(tǒng)? 雙極金屬回線高壓直流系統(tǒng)? 高壓直流換流站? 變頻站

? 高壓直流輸電線路? 高壓直流輸電線路極線? 接地極? 接地極線路

? 換流站主接線? 換流變壓器? 網(wǎng)側(cè)繞組? 閥側(cè)繞組

? 直流電抗器? 直流電抗器避雷器? 直流接地開關(guān)? 直流電流互感器

? 直流分壓器? 直流沖擊電容器? 直流阻尼電路? 直流母線避雷器

? 直流線路避雷器? 直流濾波器? 交流濾波器? 高壓直流換流站接地網(wǎng)

? [直流]中性母線電容器? [直流]中性母線避雷器? 直流斷路器? 金屬回線轉(zhuǎn)換斷路器

通信開關(guān)電源冷卻技術(shù)的設(shè)計(jì)首先要是滿足行業(yè)各項(xiàng)技術(shù)性能要求。為更加適應(yīng)通信機(jī)房的特殊環(huán)境使用環(huán)境，要求其冷卻方式對環(huán)境溫度變化適應(yīng)性強(qiáng)。目前整流器常用的冷卻方式有自然冷卻、純風(fēng)扇冷卻、自然冷卻和風(fēng)扇冷卻相結(jié)合三種。自然冷卻具有無機(jī)械故障，可靠性高;無空氣流動，灰塵少，有利于散熱;無噪音等特點(diǎn)。純風(fēng)扇冷卻具有設(shè)備重量輕，成本低。風(fēng)扇和自然冷卻相結(jié)合的技術(shù)具有有效減小設(shè)備體積和重量，風(fēng)扇的使用壽命高，風(fēng)扇故障自適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

自然冷卻方式是開關(guān)電源早期的傳統(tǒng)冷卻方式，這種方式主要是依靠大的金屬散熱器來進(jìn)行直接的熱傳導(dǎo)式散熱。換熱量Q=KA△t(K換熱系數(shù)，A換熱面積，△t溫度差)。當(dāng)整流器輸出功率增大時，其功率元件的溫度會上升，△t溫度差也增加，所以當(dāng)整流器A換熱面積足夠時，其散熱是沒有時間滯后，功率元件的溫差小，其熱應(yīng)力與熱沖擊小。但這種方式的主要缺點(diǎn)就是散熱片體積和重量大。變壓器的繞制為盡可能降低溫升，防止溫度的上升影響其工作性能，所以其材料選擇的裕量較大，變壓器的體積和重量也大。整流器的材料成本高，維護(hù)更換不方便。由于其對環(huán)境的潔凈度要求不高，目前對于小容量通信電源，在些小型專業(yè)通信網(wǎng)還有部分應(yīng)用，如電力、石油、廣電、軍隊(duì)、水利、國安、公安等。

隨著風(fēng)扇制造技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)扇的工作穩(wěn)定性和使用壽命有較大的進(jìn)步，其平均無故障時間是5萬小時。采用風(fēng)扇散熱后可以減去笨重的散熱器，使得整流器的體積和重量大大改善，原材料成本也大大降低。隨市場競爭的加劇，市場價(jià)格的下滑，這種技術(shù)已成為當(dāng)前的主要潮流。這種方式的主要缺點(diǎn)是風(fēng)扇的平均無故障時間較整流器10萬小時時間短，若風(fēng)扇故障后對電源的故障率影響大。所以為保證風(fēng)扇的使用壽命，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是隨設(shè)備內(nèi)的溫度變化而變化的。其散熱量Q=Km△t(K換熱系數(shù)，m換熱空氣質(zhì)量，△t溫度差)。m換熱空氣質(zhì)量是和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速相關(guān)，當(dāng)整流器輸出功率增大時，其功率元件的溫度會上升，而功率元件溫度的變化到整流器能將這種變化檢測到，再到增加風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速以加強(qiáng)散熱，在時間上是有很大滯后的。如果負(fù)載經(jīng)常突變，或者市電輸入波動大，就會造成功率元件出現(xiàn)快速的冷熱變化，這種突變的半導(dǎo)體溫度差產(chǎn)生的熱應(yīng)力與熱沖擊，會導(dǎo)致元件的不同材料部分產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。使之過早失效。

由于環(huán)境溫度的變化和負(fù)載的變化，電源工作時的耗散熱能，采用風(fēng)扇和自然冷卻方式相結(jié)合可以更快的將熱能散發(fā)出去。這種方式在增加風(fēng)扇散熱的同時，可以減少散熱器面積，使得功率元件工作在相對穩(wěn)定的溫度場條件下，使用壽命不會因?yàn)橥獠織l件變換受影響。這樣不僅克服純風(fēng)扇冷卻對的功率元件散熱調(diào)節(jié)滯后的缺點(diǎn)，也了避免風(fēng)扇使用壽命低影響整流器的整體可靠性。尤其在機(jī)房的環(huán)境溫度很不穩(wěn)定的情況下，采用風(fēng)冷和自冷相結(jié)合的冷卻技術(shù)具有更好的冷卻性能。這種方式整流器的材料成本在純風(fēng)扇冷去和自然冷卻兩種方式之間，重量低，維護(hù)方便。尤其在采用智能風(fēng)冷和自冷技術(shù)時，可以讓整流器在低負(fù)載工作條件下，模塊溫升小，模塊風(fēng)扇處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在高負(fù)載工作條件下，模塊升溫。模塊升溫超過55℃。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨溫度變化線性增長。風(fēng)扇故障在位檢測，風(fēng)扇故障后，風(fēng)扇故障限流輸出，同時故障報(bào)警。由于風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)度與負(fù)載大小相關(guān)，使得風(fēng)扇的使用壽命比純風(fēng)冷時要長，其可靠性也大大提高。通信開關(guān)電源采用風(fēng)扇和自然冷卻相結(jié)合的冷卻方式，既能在環(huán)境溫度高的情況下，有效的降低整流器內(nèi)部的工作溫度，延長器件使用壽命，又能在環(huán)境溫度低及負(fù)載低的情況下，整流器的風(fēng)扇降低轉(zhuǎn)速工作，延長風(fēng)扇的使用壽命。采用散熱器散熱，其器件間距及爬電距離可相對較遠(yuǎn)，在高濕度的情況下，，安全性能高。整流器體積較小、重量較輕，使維護(hù)工作變得輕松。為保證通信開關(guān)電源的整流器的可靠穩(wěn)定工作，減少其工作溫升是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。采用智能風(fēng)冷和自冷相結(jié)合技術(shù)。具有對環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，使用壽命長，可靠穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)勢。