[发明专利]一种交流变直流电路

说明书

技术领域

本发明涉及交流变直流电路，特别涉及应用于小功率AC/DC电源中的交流变直流电路。

背景技术

交流变直流电路很多，用整流电路即可实现。工业与民用供电一般采用交流供电，以民用为例，我国为220VAC/50Hz，美洲采用120VA或110VAC，60Hz的交流电，而英国采用240VAC/50Hz，其它国家和地区也是各不相同，总体说来，频率为两种：50Hz或60Hz，工作电压为110V左右以及220V左右，其特点是，电压(或电流)的幅度的方向随时间作周期性变化，如图1所示。

图1示出的随时间按正弦规律变化的交流电，称为交变正弦电压，变化一次所需要的时间称为交变电压的周期，用T表示，业界所说的220V，是指有效值，其峰值为                                                倍有效值，即为：

直流电压(或电流)的大小和方向不随时间变化。如用曲线表示电压，则是和水平时间轴平行的一条直线，但我们一般把方向不变，但电压(或电流)的大小随时间有所变化的也称为直流电压(或电流)。

工业与民用都需要把交流变成直流，首先要使电流单方向流动、即单向导电，然后再将幅度稳定下来，即滤波。把交流电源变换成单方向电源的过程称为整流。

现有技术中，整流电路一般分为半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流电路，整流电路分为单相与多相(如三相)，一般指单相整流电路，事实上，单相整流电路用公知技术简单组合，即可应于多相整流电流上。

图2-1示出的就是半波整流电路，若电容CL不接入，其输出波形为图2-2所示，为脉动直流电；电容CL接入后，其输出波形为图2-3中实线所示，为较为平滑的脉动直流电，电路稳态以后，图2-1中整流二极管D1只在图2-3中t1至t2时间内导通，对电容CL充电，其它时间由电容CL对负载RL放电，若想直流电压平滑，电容CL就要很大，而电容CL加大，会导致t1至t2的导通时间很短，充电电流极大，电路也只在这个时间消耗交流输入电压的电流，引发电网电压波形畸变。这部分的原理也可参考人民邮电出版社出版的《稳定电源》1984年第一版，统一书号为：15045·总2790―无6260，该书的第33页图2?4.1也充分展示了这一原理。

图3-1示出的就是全波整流电路，一般无法直接用于市电整流，一般要经过变压器得到两组电压相同、相位相反的电压(中心抽头式)，才可以使用，若电容CL不接入，其输出波形为图3-2所示，为脉动直流电；电容CL接入后，其输出波形为图3-3中实线所示，为较为平滑的脉动直流电。电路稳态以后，图3-1中整流二极管D1a只在图3-3中t1至t2时间内导通；而整流二极管D1b只在图3-3中t3至t4时间内导通，二极管导通时对电容CL充电，其它时间由电容CL对负载RL放电，若想直流电压平滑，电容CL就要很大，而电容CL加大，会导致t1至t2以及t3至t4的导通时间很短，充电电流极大，电路也只在这个时间消耗交流输入电压的电流，经变压器B１引发电网电压波形畸变。《稳定电源》的第35页图2?4.3也充分展示了这一原理。畸变后的波形不再是正弦波，可以傅立叶变换为基波的很多高次谐波，高次谐波就是电源中的干扰来源。

图4-1、图4-2、图4-3示出的就是桥式整流电路，这三种画法都常用，它们的连接关系是一致的，图4-2为简易画法。若电容CL不接入，其输出波形和图3-2所示相同，为脉动直流电；电容CL接入后，其输出波形为图3-3中实线所示，为较为平滑的脉动直流电。电路稳态以后，图4-1至图4-2中整流二极管D1a和整流二极管D1c只在图3-3中t1至t2时间内导通；而整流二极管D1b和整流二极管D1d只在图3-3中t3至t4时间内导通，二极管导通时对电容CL充电，其它时间由电容CL对负载RL放电，若想直流电压平滑，电容CL就要很大，而电容CL加大，会导致t1至t2以及t3至t4的导通时间很短，充电电流极大，电路也只在这个时间消耗输入电压的电流，引发电网电压波形畸变。《稳定电源》的第35页图2?4.3也充分展示了这一原理，第34页第三段已说明：“对于电容滤波全波整流情况，根据图2?4.3，读者可自行分析。这分析也适用于桥式整流。”

上述的半波整流、全波整流、桥式整流中，电容的耐压都要大于输入电压的倍，即输入电压的1.414倍，对于220V交流输入，考虑市电电压不稳定，电压经常上升至264V左右，要求滤波电容的耐压都要大于其峰值373V，考虑留有余量，一般要取到400V的耐压或450V的耐压。