分压整流器是一种特殊的整流电路,它的特点是输出的直流电压是输入交流电压峰值的几分之一。这种电路常用于需要较低直流电压且稳定度较高的场合。常见的分压整流器电路包括一个实用的电路,如图(a)所示,它可以将220V交流电转换为150V直流电,功率约为50W,具有输出电压稳定、波纹小、效率高的特点。当负载从空载变化到满载时,输出电压的变化不超过10%。 在设计分压整流器时,电阻R的选择至关重要。计算公式为R≤√2/3·Uβ/Im,其中Uβ是交流电压的有效值,Im是输出的直流电流最大值。这样设置可以确保输出电压与输出电流基本无关,避免电压随着电流增加而显著下降。然而,R值不宜过小,以免导致功率损耗过大。一般情况下,可以选择R=0.8·Uβ/Im。在电路中,晶体管通常选用耐压大于260V的大功率低频管,如3DD系列,不需要额外安装散热器,高β值有助于降低R上的功耗。 例如,图(a)的电路中,当电路进入稳定状态,电容C1和C2的电压分别接近交流电压峰值的一半。在交流电压瞬时值低于C1电压的时段,VD2、R和晶体管V的be极之间形成通路,使得C1与C2并联,实现整流。 除了基本的分压整流器,还有其他类型的整流电路,如图(b)所示的三分压整流实用电路,它采用了一次推挽硬开关和二次ZVS(零电压开关)、ZCS(零电流开关)同步整流控制。这些高级的整流技术可以进一步提高转换效率,减少开关损耗。 图1展示了LTC3723 PWM IC的一次推挽硬开关和二次ZVS、ZCS同步整流控制电路,以及UCC3895 PWM IC的一次全桥移相ZVS和二次倍流同步整流工作电路。这些电路利用同步整流MOSFET(如V2和V3)来替代传统的二极管整流,通过控制IC(如IC1和IC2)精确调整同步脉冲,实现ZVS和ZCS,以减少开关损耗和提高效率。 同步整流技术在正激电路中也有广泛应用,如图1所示的ZVS正激电路同步整流原理。通过控制IC的延迟驱动,使得整流和回流MOSFET在接近零电压和零电流的状态下开关,从而减少开关过程中的损耗。例如,LTC3900、MAX5058和MAX5059等控制IC专门设计用于同步整流,优化MOSFET的栅极电压,提高开关精度,但可能需要考虑地线噪声和开关时序的问题。 此外,ST公司推出的STSR2、STSR3和线性技术公司的LTC3900、LTC3901等产品是这种控制方式的具体实现,它们提供了驱动同步整流MOSFET的高效方案,尽管可能存在硬开关和输出电压限制的问题。 分压整流器电路设计涉及多个方面,包括电阻的选择、晶体管的类型、同步整流技术的应用以及控制IC的选择。通过优化这些参数,可以实现高效、稳定的直流电压输出,适用于多种电源电路需求。
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