开关电源 - 整流电路

　　可用三相半波和三相桥式不可控整流电路。整流电路中二极管额定电压和通态平均电流的选取与一般整流电路相同。小功率单相整流电路可用全桥或半桥整流模块。整流器件在满足额定电压和通态平均电流的前提下没有其它特殊的要求。电容滤波，使用大容量的电解电容一般几百、几千μF 甚至更大。因为大容量的电解电容都存在者较大的等效电感，对于高频电流成分的通过有较大的阻碍作用，所以经常有一个容量较小的其它结构的电容与电解电容并联，为电流中的高频成分提供通路，改善滤波效果。现在的一些新型开关电源的工频整流电路采用高频整流这种全新的形式。

　　全波整流

　　如果开关电源中的逆变电路为桥式、半桥式或推挽式，逆变器生成的交流电压在两个半周中都向外输出能量，所以整流电路应采用全波整流或桥式整流。全波整流需要变压器的次级绕组中设中心抽头，并且要求两半的绕组尽量对称，对于工频变压器制作起来比较麻烦，所以工频整流电路中一般不采用全波整流形式。但是工作频率达到20KHz 以上的高频变压器一般绕组匝数比较少，结构比较简单，增加中心抽头比较容易，而且全波整流与桥式整流效果相同却减少了两个二极管，所以这种形式较常用。

　　倍流整流

　　在开关电源的高频整流电路中，还有一种倍流整流电路被采用，电路原理图如图

　　开关电源_倍波整流

　　设变压器次级电压u2为方波，在电路稳定工作状态电感L1和L2中电流保持连续。其工作原理分析如下。在图中的t0~t1段，变压器次级电压u2为正，二极管VD1导通，电路中有两个导电回路，其一是VD1→负载→L2→变压器次级→VD1。另一条是VD1→负载→L1→VD1。由于L2回路中有电源，L2从电源u2获得能量，所以iL2线性上升。L1的回路中没有电源，L1释放能量，使得iL1下降。如果此时变压器次级电压的幅度为U2，则电感L2中的电压为uL2=U2-UO，电感L1中的电压为uL1=UO。此阶段的持续时间为ton。当变压器次级电压u2为0 时，由于电感的储能作用，iL1、 iL2都不为0，分别通过VD1、VD2与负载形成回路，由于电感释放能量，iL1、 iL2线性下降。此过

　　开关电源程对应图中的t1~t2段，持续时间为toff。此阶段uL2=uL2=UO。在图中的 t2~t3段，变压器次级电压为负，电路中有形成两个回路，**个回路的路径为VD2→负载→L1→变压器次级→VD2，L2从电源u2中获取能量，使得iL1上升。另一个回路为VD2→负载→L2→VD2，这个回路为L2释放能量的通路，iL2下降。此过程对应图中的t2~t3段。此过程中变压器次级电压为-U2，电感L1中的电压为uL1=U2-UO，电感L2中的电压为uL2=UO。从 t3到t4这段时间，变压器次级电压有变成0，L1、L2中储存的能量分别通过VD1和VD2向负载释放，iL1、 iL2线性下降。此过程与t1~t2段完全相同，uL2=uL2=UO。倍流整流电路的两个电感中始终有电流同时供给负载，所以比同容量的桥式整流电路有更强的电流输出能力。就电感来看，当其与电源、负载串联形成回路时，电感从电源获得能量的补充，此时电源在补充电感能量的同时还向负载供应能量。当电感仅与负载形成回路时，电感向负载释放能量。倍流整流电路的主回路也为桥式结构，但是任何导通回路都只有一个二极管串联其中，而不象一般桥式电路那样有两个二极管串联在回路中，因此由于二极管导通压降造成的电压损失更小。在输出电压低、电流大的工作状态，可以大大地减少功率损耗提高效率。

　　同步整流

　　同步整流的目的是尽可能地减少整流器件的通态压降造成的整流电压的损失。倍流整流能够减少整流元件的直流电压降，但整流回路中仍串联一个导通着的二极管。如果输出电压比较高，这个压降比输出电压小得多，是不会造成很大的**影响的。但在一些输出电压很低、输出电流又很大的场合，即使二极管的导通压降仅有零点几伏也会造成很大的功率损耗。因此寻找一种导通压降小的整流器件对降低电源的供耗是非常有利的。低电压的MOSFET的导通压降比二极管要低得多，用来做整流器件可以达到上述目的。

　　逆变电路

　　开关电源中的一个重要的能量转换环节是把工频整流后得到的直流电由电子开关变换成负载需要的直流电。实现这种变换可以有不同的电路结构。一些小功率的开关电源是通过单端式DC-DC变换器来实现的，如第四章介绍的单端正激、单端反激式直流变换器，属于斩波器的内容。这类电路没有专门的逆变电路，而高频整流电路也属于DC-DC变换器的一部分。但多数开关电源的主电路中，工频整流滤波之后有一个逆变电路，将高压直流电能变换成高频、高压交流电能，然后在对其进行降压和整流*终得到负载所需的直流电压。开关电源中常用的逆变电路的形式为半桥式、全桥式、推挽式，如图

　　开关电源_逆变电路