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了解电源之整流桥及功率因数


整流桥 AC to DC的关键

其实整理桥的全称叫做“桥式整流器”,是由四只整流硅芯片作桥式连接,然后使用绝缘朔料将其封装一起,而一些大功率桥式整流器在绝缘层外添加锌金属壳包封,主要也是为了增强散热。

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电源整流桥

而有些质量较低,或者结构较老的电源中,我们不会看到封装好的整流桥,大多会以四个整流晶体管并列焊接在电路板上。

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非常古老的整流桥

另外,需要注意的是,整流桥是电源中发热量较大的电气元件,尤其是在一些功率较大的电源中,整流桥必须配有散热片进行散热,否则会存在电源使用的安全隐患。

“功率因数”到底是如何产生的

通过整流桥矫正后直流电被输入到PFC电路。而在我们讨论PFC(功率因数校正)电路之前,还是让我们先来简单的了解一下什么叫做“功率因数(PF)”吧。

功率因数(PF)是指,实际功率(有效功率)与视在功率(表观功率)的比率(kW/kVA),而我们都知道,功率P等于电压与电流的乘积(P=V×I)。另外,在电路中会存在着最本的两种电路负载,一种为“电阻(由电源中各种电阻构成的电路负载)”,另外一种为“电抗(由电源中电感线圈和电容构成的电路负载)”。

如果整个电路都是线性负载(电路阻抗为恒定常数的负载),那么电源电压和电流都将会呈现为正弦曲线,并且相位相同。而如果在这个纯电阻电路中,那么电压和电流都会在同一时刻逆转极性,那么也就是说,在每一时刻,电压与电流的乘积都为“正”。也就是说,在电路中,没有“反方向(负极方向)”的能量移动,而此时所产生负载功率才被称为“实际功率”。

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纯电抗电路负载

而在一个纯电抗负载电路中,电压和电流之间会产生一定的是时间差,也就会出现相位差(最大理论值为90度,一般情况多为45度),那么电压与电流的乘积,就不一定每一时刻都为“正”了。在第一个半周期内,能量为“正”,另外一个半周期内能量为“负”,那么就是说,前半周期电源从电网中获取能量,而在后半个周期内,这些能量又会回流到国家电网中。所以如果按照一个周期计算,那么电源获得的能量会为“零”,没有能量。

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电阻电抗混合电路负载

上面的两种描述都是纯理论的理想状态。但在实际应用中,电路中会有大量的电阻、电感和电容,在同一时刻都会有负载,也就会产生不同方向的“能量”。因此,所有的正向能量,我们称其为“实际功率”,而反向回流电网的能量则称之为“无用功率”,那么“实际功率”与“无用功率”的综合,就是之前我们所说的“视在功率”。(待续


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