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整流器

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?整流器(英文:selenium rectifier)它是一種將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置,可用于電源裝置和檢測無線電信號。整流器可由真空管點(diǎn)火管固體硅半導(dǎo)體二極管汞弧等制成。相反,把直流電轉(zhuǎn)換成交流電的一套裝置叫做“逆變器” (transverter)

在備用UPS中,只需要給電池充電,不需要給負(fù)載供電,所以只有充電器。在雙變頻UPS中,這個器件既給逆變器供電,又給蓄電池充電,所以叫整流器/充電機(jī)。

目錄

工作原理

整流器整流器

汽車發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電,但其波形仍有不規(guī)則波動,直接影響車輛點(diǎn)火的準(zhǔn)確性;輸出電壓可以和t保持相對恒定,導(dǎo)致每次火花塞點(diǎn)火的能量不同,容易使車輛發(fā)動機(jī)抖動,造成換擋頓挫、提速緩慢無力、怠速不穩(wěn),車輛空調(diào)效率低。從而大大降低車載電器設(shè)備的性能和使用壽命;再加上老齡車電路系統(tǒng)老化,電路電阻高的影響,對車輛的影響已經(jīng)日益明顯。電子鎮(zhèn)流器 的作用是幫助汽車消除雜亂的干擾、穩(wěn)定輸出電壓、提高供電系統(tǒng)的瞬時放電能力、增加扭力輸出、加快油門反應(yīng)、延長電池的使用壽命、縮短汽車發(fā)動機(jī)的啟動時間、提高點(diǎn)火效率,尤其是小排量車,效果明顯。

半導(dǎo)體PN結(jié)正向偏置時電流很大,反向偏置時電流很小。整流二極管是一種PN結(jié)二極管,利用PN結(jié)的這種單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娏髯優(yōu)镈C電流。通常,電流容量在1 A以下的器件稱為整流二極管,電流容量在1 A以上的器件稱為整流器。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,電流從幾安培到幾千安培。整流器廣泛應(yīng)用于各種形式的整流電源中。大功率整流電源要求整流器具有大電流容量、擊穿電壓高、散熱性能較好,但此器件結(jié)面積較大、結(jié)電容大,所以工作頻率很低,一般在幾十千赫以下。硅材料帶隙寬,導(dǎo)熱性好,適合制作大功率整流器件。高壓硅堆常用于高壓整流裝置,它是由幾個整流裝置串聯(lián)而成其反向耐壓由管芯的耐壓和串聯(lián)管芯的數(shù)量決定,最高耐壓可達(dá)幾百千伏。如果高頻整流電路在很高的頻率下使用,當(dāng)交流電壓的周期相當(dāng)于整流器從導(dǎo)通狀態(tài)到關(guān)斷狀態(tài)的恢復(fù)時間時,整流器將不再對高頻電壓進(jìn)行整流。為了滿足高頻工作的需要,硅整流器中通常采用金摻雜來縮短注入少數(shù)載流子的壽命,從而縮短恢復(fù)時間。

為了降低過壓擊穿造成損壞的可能性,提高整流器的可靠性,可以采用硅雪崩整流器。在這種器件中,當(dāng)反向電壓超過允許峰值時,整個PN結(jié)上發(fā)生均勻的雪崩擊穿,器件可以在高電壓大電流下工作,因此可以承受相當(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,暴露的結(jié)區(qū)要適當(dāng)保護(hù),避免表面擊穿。硒整流器抗過載能力大,抗反向浪涌功率能力強(qiáng)。

在基于大功率二極管或晶閘管的兩種基本類型的整流器中,電網(wǎng)的高壓交流電力通過整流器被轉(zhuǎn)換成DC電力。提到未來(不久的或遙遠(yuǎn)的)其他類型的整流器:基于不可控二極管前沿產(chǎn)品的斬波器、斬波直流/DC變換器或電流源逆變器有源整流器。顯然,這種最新的整流器在技術(shù)上包含了更多有待開發(fā)的內(nèi)容,但它能顯示出優(yōu)勢,比如它加載在電網(wǎng)上,諧波干擾非常小,功率因數(shù)為1。

作用

整流器就是整流器件,簡單的說就是把交流電轉(zhuǎn)換成交流電(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)過濾后提供給負(fù)載或逆變器;

第二,為蓄電池提供充電電壓。因此,它還可以充當(dāng)充電器。

參數(shù)

三極管的hFE參數(shù)與存儲時間ts有關(guān),hFE大的三極管ts也大過去人們對ts和ts的測量儀器缺乏了解,更多的是依靠hFE參數(shù)來選擇三極管。

在切換狀態(tài)下,hFE的選擇通常如下所述:第一、HFE要盡可能高,以最小的基極電流獲得最大的工作電流,同時給出最低的飽和電壓,這樣在輸出和驅(qū)動電路中都可以降低損耗。

然而,如果考慮開關(guān)速度和電流容差,hFE的最大值是有限的;第二、中國的制造商過去常常選擇hFE更小的器件,例如hFE為10到15甚至8到10的晶體管,這些晶體管曾經(jīng)非常受歡迎(后來由于基極電路中電容觸發(fā)電路的普及,hFE的值增加了)hFE值小,飽和深度小,有利于降低晶體管發(fā)熱。

事實(shí)上,晶體管的飽和深度受Ib的影響、HFE受兩個因素影響,所以通過磁環(huán)和繞組參數(shù)、基極電阻Rb的調(diào)整也可以減小飽和深度。

冷卻方式

整流器常用的冷卻方式是自然冷卻、純風(fēng)扇冷卻、有自然冷卻和風(fēng)扇冷卻三種。自然冷卻無機(jī)械故障,可靠性高;無空氣流動,灰塵少,利于散熱;無噪音等特點(diǎn)。純風(fēng)扇散熱的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備重量輕,成本低。風(fēng)扇與自然冷卻技術(shù)相結(jié)合,具有有效減小設(shè)備體積和重量風(fēng)扇使用壽命長風(fēng)扇故障適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

現(xiàn)狀

現(xiàn)在業(yè)界推出的節(jié)能燈和電子鎮(zhèn)流器專用三極管都很注重存儲時間的控制。因?yàn)榇鎯r間ts太長,電路的振蕩頻率會降低,整機(jī)工作電流的增加容易導(dǎo)致晶體管的損壞。雖然可以通過調(diào)節(jié)扼流圈等元件的電感來控制整機(jī)的功率,但是ts的離散性會使產(chǎn)品的一致性變差,可靠性下降。比如石英燈電子變壓器的電路中,存儲時間過長的晶體管可能導(dǎo)致電路以低于輸出變壓器工作極限的頻率振蕩,從而導(dǎo)致每個周期的末端磁芯飽和,使晶體管ic在每個周期都達(dá)到峰值,最終導(dǎo)致器件過熱損壞。

如果同一條線路上的兩個晶體管存儲時間相差太大,整機(jī)工作電流的上下半波就會嚴(yán)重不對稱,負(fù)擔(dān)重的晶體管容易損壞,線路也會產(chǎn)生較多的諧波和電磁干擾。

實(shí)際應(yīng)用表明,通過嚴(yán)格控制存儲時間ts和適當(dāng)調(diào)整整機(jī)電路,可以降低對hFE參數(shù)的依賴性。還值得一提的是,在一定的芯片面積條件下,晶體管特性、電流特性和耐壓參數(shù)是矛盾的在中國市場,BUT11A曾經(jīng)作為220V40W的電子鎮(zhèn)流器,起點(diǎn)是BVceo、BVcbo值高,但在大多數(shù)電子鎮(zhèn)流器電路中,已經(jīng)不需要把三極管的電壓參數(shù)選得太高。

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