现代开关电源整流器技术及其应用

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　　摘要：本文通过对整流器的的介绍，梳理其发展阶段，并对不同技术的整流器技术性能进行初步介绍分析，期望为不同行业和不同用途下整流器的使用提供一定的参考。随着经济的发展，互联网技术和通信技术的日新月异，对各个行业提出不同的要求，电力行业也需要根据中国的整体目标，实现绿色化、节能化的发展，且高性能的低压大电流电源需求增多，在此目标上，新型高效节能整流器的推广和应用是大方向。
　　[关键词]整流器 新型技术 开关电源
　　随着科技的发展，电子产品种类逐渐增多，数字化发展是未来科技发展的主体，电子技术的发展使得配套的装置得到实际应用，如整流器的使用，它可以将交流转换为直流电，与电力网接口为电子产品持续提供电力供应。整流器通常由二极管或晶闸管组成，并且是属于高输入电流谐波的非线性电路。输入功率因数低和交流侧电网电压失真等缺陷被称为电网污染的主要来源。三相高功率因数整流器技术通过新的拓扑结构和控制策略改善电路的性能，减少电网污染，是现今研究的重点。本文试图从整流器概念入手，简要介绍整流器的发展过程，分析各阶段的技术特点，研究具有节能特性的整流器产品性能和推广方法，为整流器的发展指明方向。
　　1 整流器简介
　　交流、直流電的转换是通过整流器完成的，它属于整流装置，相反的转换装置称为逆变器。除了执行电流转换之外，整流器还通过滤波向负载供电，或者向逆变器供电流，还可向充电电池提供电压，即充电器。人们日常生活中所涉及的电子产品需要使用直流电，供电局提供的是交流电，因此人们使用的电子产品的电源供应器内部都有利用整流器。整流器的主要组配部件是真空管，引燃管，固态矽半导体二极管，汞弧。节能灯和电子镇流器的三极管损坏可能是由于贮存时间长，电路振荡频率降低，整机工作电流过高造成的。长贮存时间后可导致产品性能差，可靠性低，晶体管出现周期性尖峰，器件最终过热损坏。同一线路上的三极管之间也应注意贮存时间不能差别过大，否则会引起器件损坏，电路产生谐波和电磁干扰，电子镇流器应根据需求设置合适的三极管电压参数。
　　根据发展时间和技术将整流器的发展氛围五个阶段。从20世纪60年代开始，它是一个相控整流器阶段。该阶段功率整流器件的核心是可控硅。但因其开关频率低，体积大，重量和噪声大，交流输入变压器易发热等缺点，影响其使用的可靠性。因此，研究者们发明的第一代高频开关整流器在20世纪80年代问世，该技术开关元件采用大功率晶体管，开关频率得到提升，其体积，重量，噪声与之前相比得到很大的改善，但谐波电流依然存在。基于该缺点而开发的第二、三代高频开关整流器在90年代问世，它使用功率场效应管和绝缘栅功率晶体管替代了相控整流器，在效率和功率因数得到了很大的提升，进一步缩小了体积和重量，能耗和材料使用减小，降低了噪音，可靠性和智能化得到改善，网络管理更加便捷。本世纪初，技术的发展带来了软开关技术的高频电源，具有功耗低，温度低，体积大，重量轻，环境要求低等特点。整流模块的旋转睡眠技术使电力系统运行最佳，省电，延长使用寿命。现在高效整流器的出现，是整流器发展的一大进步。高效模块上的电路拓扑结构的改进，大大提高了效率，损耗进一步缩小。减少电流通过元器件，降低发热损耗，降低导通损耗，在高开关频率和轻负载下提升整体效率，空载自动降频，进一步减小了体积和重量，提高了系统可靠性。综合比较整流器的进步，其发展方向主要是便捷化、易使用、体积更小、重量更轻、噪声更低、智能化更高，与人们在生活上追求的电子产品的发展方向一致，也与社会绿色可持续发展方向相符合。
　　2 新型开关电源整流器技术
　　2.1 电流型零电压开关节能整流器
　　电流型零电压开关节能整流器是解决电流型脉冲宽度调制整流器高开关频率下硬切换开关损耗的关键技术。该技术可在输出电压从零切换至最大稳态值，辅助谐振电路位于直流环节，与直流母线并联，仅一个辅助开关，可实现零电压电流切换，保证整流器平稳运行，减小辅助谐振电路损耗，改善工作效率。
　　2.2 同步整流器
　　传统整流电路的导通压降不能满足低压和大电流电源效率的要求，同步整流技术的出现可以解决这个问题。它是采用低导通电阻降低整流功耗，提高转换器性能，并实现高功率效率和功率密度。它可分为次级同步整流器，半波整流器，全波整流器和双电流同步整流器。相比之下，双电流同步整流器最有最大优势。它的滤波电感可集成至主变压器，减少元件数量和总体积可广泛使用在推挽，半桥，全桥低压和大电流电源，具有小的环流，低损耗，紧凑的电路设计和降低的寄生电感。
　　2.3 可控硅整流器
　　可控硅整流器可通过整流变压器分级提高功率因素。它具有温升低，噪音小，功率因素高，纹波系数为低的优点。尽管省电率略低于高频开关电源的省电率，但是沉积速度和活塞环的表面硬度更高，且可控硅整流器加入分级式节能整流后，效果得到更多改善，在高电流强度下，它基本上与开关电源的总功率，功率因数和功耗一致。另外，还有提高活塞表面硬度的换向整流器等，更多科学技术的应用，可以方便人们的日常生活。
　　3 结论
　　本文通过对整流器的概念和发展历史入手，介绍目前开关电源整流器的几种技术，发现与普通模块相比，高效整流器显示其优势，效率高，节能特征明显。企业也可以根据行业和人们生活的需要个性化定制，为用户设计出科学合理的开关电源整流器，达到高效，节能，环保，经济，适用的目的，在生产和生活中发挥积极的作用。
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