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整流器
把交流電轉換成直流電的裝置
基本信息
| 中文名 | 整流器 |
| 外文名 | rectifier |
| 類(lèi)別 | 電流轉換裝置 |
| 功能 | 供電裝置及偵測無(wú)線(xiàn)電信號 |
| 組成 | 真空管 ，引燃管，汞弧等 |
工作原理
整流器
半導體PN結在正向偏置時(shí)電流很大，反向偏置時(shí)電流很小。整流二極管就是利用PN結的這種單向導電特性將交流電流變?yōu)橹绷鞯囊环NPN結二極管。通常把電流容量在1安以下的器件稱(chēng)為整流二極管，1安以上的稱(chēng)為整流器。常用的半導體整流器有硅整流器和硒整流器，產(chǎn)品規格很多，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，但這種器件的結面積大、結電容大，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(gè)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)管芯數決定，最高耐壓可達幾百千伏。如果高頻整流電路用于很高頻率下，當交流電壓的周期與整流器通態(tài)到關(guān)態(tài)的恢復時(shí)間相當時(shí)，整流器對高頻電壓不再起整流作用。為適應高頻工作的需要，通常在硅整流器中采用摻金的方法，以縮短注入少數載流子的壽命，從而達到減小恢復時(shí)間的目的。
作用
整流器是一個(gè)整流裝置，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將交流（AC）轉化為直流（DC）的裝置。它有兩個(gè)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(shí)又起到一個(gè)充電器的作用。
三極管參數
三極管的hFE參數與貯存時(shí)間ts相關(guān)，一般hFE大的三極管ts也較大，過(guò)去人們對ts的認識以及ts的測量?jì)x器均較為欠缺，人們更依賴(lài)hFE參數來(lái)選擇三極管。
在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，hFE的選擇通常有以下認識：第一、hFE應盡可能高，以便用最少的基極電流得到最大的工作電流，同時(shí)給出盡可能低的飽和電壓，這樣就可以同時(shí)在輸出和驅動(dòng)電路中降低損耗。
但是，如果考慮到開(kāi)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(chǎng)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(lái)，由于基極回路流行采用電容觸發(fā)線(xiàn)路，hFE的數值有所上升)，hFE的數值小則飽和深度小，從而有利于降低晶體管的發(fā)熱。
現狀
如今，業(yè)界推出的節能燈和電子鎮流器專(zhuān)用三極管都十分注重對貯存時(shí)間的控制。因為貯存時(shí)間ts過(guò)長(cháng)，電路的振蕩頻率將下降，整機的工作電流增大易導致三極管的損壞。雖然可以調整扼流圈電感及其他元器件參數來(lái)控制整機功率，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(xiàn)路中，貯存時(shí)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(gè)周期的末端磁芯飽和，這使得晶體管Ic在每個(gè)周期出現尖峰，最后導致器件過(guò)熱損壞。
如果同一線(xiàn)路上的兩個(gè)三極管貯存時(shí)間相差太大，整機工作電流的上下半波將嚴重不對稱(chēng)，負擔重的那只三極管將容易損壞，線(xiàn)路也將產(chǎn)生更多的諧波和電磁干擾。
實(shí)際使用表明，嚴格控制貯存時(shí)間ts并恰當調整整機電路，就可以降低對hFE參數的依賴(lài)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是矛盾的，中國市場(chǎng)曾經(jīng)用BUT11A來(lái)做220V40W電子鎮流器，其出發(fā)點(diǎn)是BVceo、BVcbo數值高，但是絕大部分電子鎮流器線(xiàn)路中，已經(jīng)沒(méi)有必要過(guò)高選擇三極管的電壓參數。
基本要求
12脈沖整流器的輸入電流的THD在12脈沖整流器的滿(mǎn)載時(shí)應小于10%，采用輸入濾波器可將輸入電流總諧波失真減小到5%。
2．交流輸入電流限制
整流器/充電機應有交流輸入電流限制電路，一般將交流輸入電流限制到滿(mǎn)載輸入電流的115%。在發(fā)電機組供電時(shí)（此時(shí)整流器會(huì )接收到一個(gè)外部低電壓信號，據此判斷為是發(fā)電機組供電），應將交流輸入電流限制到滿(mǎn)載輸入電流的100%。
3．蓄電池充電電流限制
整流器/充電機應有蓄電池充電電流限流電路，將蓄電池充電電流限制到UPS額定輸出容量（KW）的15%。在發(fā)電機組供電時(shí)（當接收到一個(gè)外部低電壓信號時(shí)），應將蓄電池充電電流限制到零。
4．蓄電池充電電壓溫度補償
當采用遠端溫度檢測器時(shí)，整流器/充電機應自動(dòng)調節蓄電池浮充電壓（一般按?5mv/只/℃）。通常蓄電池的浮充電壓為2.25V/只，終止電壓為1.67V/只，因此DC母線(xiàn)電壓在浮充和終止電壓時(shí)分別為N×2.25V，N×1.67V（N為蓄電池的只數）。
5．輸入功率的逐步增加
整流器/充電機應具有將初始功率要求限制到額定負載的20%，并在10秒的時(shí)間間隔內逐漸將輸入功率增加到100%額定容量。在冗余UPS系統中，各整流器/充電機的輸入功率的加入時(shí)間應延遲5至300秒，以減少對發(fā)電機組的影響。
6．輸入隔離開(kāi)關(guān)
7．DC濾波器
整流器/充電機應有輸出濾波器以將加在蓄電池的紋波電壓減少到最小。整流器的DC輸出電壓的AC紋波電壓應小于浮充電壓（RMS）的1%。濾波器應充分保證整流器/充電機的DC輸出電壓在蓄電池未連接的情況下滿(mǎn)足逆變器的要求。
8．蓄電池的再充電
除了為負載供電外，整流器/充電機應能在10倍于放電時(shí)間的時(shí)間內，將蓄電池的放電功率恢復到95%。蓄電池再充電后，整流器/充電機應使蓄電池保持在滿(mǎn)充電狀態(tài)，直到下一次放電。
二極管整流器
所有整流器類(lèi)別中最簡(jiǎn)單的是二極管整流器。在最簡(jiǎn)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值的手段。為了適用于工業(yè)過(guò)程，輸出值必須在一定范圍內可以控制。通過(guò)應用機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合使用。通過(guò)在電抗器中引入直流電流，使線(xiàn)路中產(chǎn)生一個(gè)可變的阻抗。因此，通過(guò)控制電抗器兩端的電壓降，輸出值可以在比較窄的范圍內控制。
晶閘管整流器
在設計上非常接近二極管整流器的是晶閘管整流器。因為晶閘管整流器的電參數是可控的，所以不需要有載抽頭變換器和飽和電抗器。
因為晶閘管整流器不包含運動(dòng)部件，所以晶閘管整流器系統的維修減少了。注意到的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是晶閘管整流器的調節速度較二極管整流器快。在過(guò)程特性的階躍期間，晶閘管整流器常常調節很快，以致能夠避免過(guò)電流。其結果是晶閘管系統的過(guò)載能力能夠設計得比二極管系統小。
區別
鎮流器和整流器的區別
把交流電變成直流電的設備就稱(chēng)為整流器。
按照所采用的整流器件，可分為機械式、電子管式和半導體式幾類(lèi)。電感鎮流器是一個(gè)鐵芯電感線(xiàn)圈，電感的性質(zhì)是當線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，則在線(xiàn)圈中將引起磁通的變化，從而產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，其方向與電流的方向相反，因而阻礙著(zhù)電流變化。
倍壓整流器
最簡(jiǎn)單的倍壓整流(二倍)方式是利用兩組簡(jiǎn)單的半波整流，以指向相反的二極管分別生成兩個(gè)正負不同的電源輸出，并分別加以濾波。連接正負兩端可得到交流輸入電壓兩倍的輸出電壓。此種電路稱(chēng)為德隆電路(德文:Delon-Schaltung)。如需要的話(huà)，此電路也可以提供中間電壓，或當作正負雙電壓的電源來(lái)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(gè)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(gè)開(kāi)關(guān)。當開(kāi)關(guān)切離時(shí)，這個(gè)電路會(huì )像一個(gè)正常的橋式整流；當開(kāi)關(guān)接通時(shí)，就會(huì )成為前述的德隆電路，產(chǎn)生倍壓整流的作用。舉例來(lái)說(shuō)，當交流輸入為 100~120V 時(shí)，可讓開(kāi)關(guān)為通路；當交流輸入為 220~240V 時(shí)，可讓開(kāi)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(gè)相對簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)模式電源。
整流器應用
整流器的主要應用是把交流電源轉為直流電源。由于所有的電子設備都需要使用直流，但電力公司的供電是交流，因此除非使用電池，否則所有電子設備的電源供應器內部都少不了整流器。
整流器還用在調幅(AM)無(wú)線(xiàn)電信號的檢波。信號在檢波前可能會(huì )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。使用整流器作解調時(shí)必須小心地搭配電容器和負載電阻。電容太小則高頻成分傳出過(guò)多，太大則將抑制訊號。
整流裝置也用于提供電焊時(shí)所需固定極性的電壓。這種電路的輸出電流有時(shí)需要控制，此時(shí)會(huì )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)的方式調整其電壓輸出。
冷卻方式
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)扇冷卻相結合三種。自然冷卻具有無(wú)機械故障，可靠性高；無(wú)空氣流動(dòng)，灰塵少，有利于散熱；無(wú)噪音等特點(diǎn)。純風(fēng)扇冷卻具有設備重量輕，成本低。風(fēng)扇和自然冷卻相結合的技術(shù)具有有效減小設備體積和重量，風(fēng)扇的使用壽命高，風(fēng)扇故障自適應能力強等特點(diǎn)。
參考資料
[1]
整流器相關(guān)的文章
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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