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半桥整流和全桥整流及整流桥的优缺点

2018-05-30 15:31 [电子入门] 来源于:电路图之家
导读:半桥整流和全桥整流及整流桥的优缺点 说到全桥整流和半桥整流,我们就不得不说一下与之很接近的半波整流和全波整流。半波整流是指在整流过程中,交流波形的正半周或负半周其中之一会被消除,只有一半的输入波形会形成输出;全波整流则是指整流过程中交流波形

半桥整流和全桥整流及整流桥的优缺点
说到全桥整流和半桥整流,我们就不得不说一下与之很接近的半波整流和全波整流。半波整流是指在整流过程中,交流波形的正半周或负半周其中之一会被消除,只有一半的输入波形会形成输出;全波整流则是指整流过程中交流波形会先转变为同一极性再进行整流,全部输入波形的都会形成输出。因此从能量利用率的角度来说,全波整流显然要优于半波整流。
半波整流的优点是结构简单,在单相供应时仅需要一个二极体即可实现,但低下的效率和负载能力意味着其不适合用在大功率用途下;全波整流的结构虽然稍微复杂,但是其对能量的利用率更高,负载能力也比较强,因此很适合用在功率有一定需求的场合中。

全桥整流和半桥整流的电路图示例
而在PC电源里所使用的半桥整流和全桥整流,它们两者都属于全波整流,只是实现的方式不一样,并不存在着如半波整流和全波整流之间那种不可弥补的实力差距。全桥整流需要使用四只二极管,每一只是电桥的一个臂,首尾相接构成一个环,输入与输出不能对换;而半桥整流则只需要使用两只二极管,两者输出端相连,输入端则分别连在变压器的两端,从结构上来说比起全桥整流要更为简单。
不过半桥整流需要使用中心抽头型的变压器,这样它才可以实现全波整流,全桥整流则无这个要求。而单从输出波形来说,半桥整流和全桥整流在输出波形上也是完全可以做到相同的,因此从结果来看,半桥整流和全桥整流并无太大差别。
振华Leadex Gold 550W上所使用的半桥式整流桥
至于整流桥就是指将半桥整流或全桥整流所用的二极管封装到一起后的一个元件,有分为全桥式整流管和半桥式整流桥,一般全桥式整流桥封装有4只二极管,外部有4只引脚,可直接实现全波整流;半桥式整流桥则封装有2个二极管,可用两只组成一个全桥整流电路以实现全波整流,也可以采用一个半桥式整流器配合中心抽头型变压器的方式实现全波整流。
半桥整流和全桥整流都有啥优点和缺点?
既然如此,那为什么半桥整流常用于主流级电源,而全桥整流则常见于高功率电源中呢?实际上虽然两者可以输出相同波形电压和电流,但是在整流过程中,两者所承担的反向电压和电流是不一样的。半桥整流输出电压的峰峰值只有输入电压的一半,因此在输出功率相同的情况下,半桥整流需要承担两倍于全桥整流的反向电压或者电流,因此半桥整流对二极管的规格有较高的要求。
全桥整流的海韵Prime 750 Titanium需要使用4只主开关管
而在后续电路的设计中,全桥整流需要使用4只主开关管,而半板桥整流则只需要两只,前者存在同时通断的问题,因此在驱动电路的设计上要花更多的心思;而后者则没有相关的顾虑,抗不平衡能力更强,在电路设计上是更加简单的。
半桥整流的振华Leadex Gold 550W只需要使用2只主开关管
另外在变压器的选择上,半桥整流所不仅需要中心抽头型的变压器,而且变压器的原边线径一般要粗一些,而全桥整流则需要线圈匝数更多一些。因此半桥整流和全桥整流虽然在理论上可以实现相同的效果,但是在输出功率相同的情况下,半桥整流的负担往往要更重一些,这也是为什么高功率的PC电源基本不会采用半桥整流的原因。
总结:半桥整流和全桥整流各有所长
最后我们简单总结一下半桥整流和全桥整流的区别:
- 半桥整流只需要2只二极管,全桥整流需要4只;
- 半桥整流实现全波整流需要使用中心抽头型变压器;
- 输出功率相同的情况下,半桥整流所需要承受的反向电压或电流是全桥整流的2倍;
- 半桥整流后续电路设计相对简单,全桥整流后续电路设计相对复杂;
我们不能因为Leadex Gold 550W使用半桥整流就否定其是一款优秀电源
我们不难看出,全桥整流虽然在整体设计上比较复杂,但由于自身可以适应高负荷场合,因此其很适合用在追求极致技术的旗舰级高功率PC电源上,以满足发烧级玩家的需求;而半桥整流虽然自身负荷会比较大,但由于后续电路设计更为简单,更容易控制故障率,因此其更适合用在讲究成本、效能、稳定性等综合性能的主流级产品中。
当然半桥整流也好,全桥整流也好,它们在PC电源的设计和相关技术中也不过是冰山一角,我们不能简单地因为这个电源采用了半桥整流或者全桥整流就判定其品质的好坏,毕竟PC电源看到的是整体而不是某一部分的设计。