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了解電源之整流橋及功率因數


整流橋 AC to DC的關鍵

其實整理橋的全稱叫做“橋式整流器”,是由四隻整流矽芯片作橋式連接,然後使用絕緣朔料将其封裝一起,而一些大功率橋式整流器在絕緣層外添加鋅金屬殼包封,主要也是為了增強散熱。

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電源整流橋

而有些質量較低,或者結構較老的電源中,我們不會看到封裝好的整流橋,大多會以四個整流晶體管并列焊接在電路闆上。

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非常古老的整流橋

另外,需要注意的是,整流橋是電源中發熱量較大的電氣元件,尤其是在一些功率較大的電源中,整流橋必須配有散熱片進行散熱,否則會存在電源使用的安全隐患。

“功率因數”到底是如何産生的

通過整流橋矯正後直流電被輸入到PFC電路。而在我們讨論PFC(功率因數校正)電路之前,還是讓我們先來簡單的了解一下什麼叫做“功率因數(PF)”吧。

功率因數(PF)是指,實際功率(有效功率)與視在功率(表觀功率)的比率(kW/kVA),而我們都知道,功率P等于電壓與電流的乘積(P=V×I)。另外,在電路中會存在着最本的兩種電路負載,一種為“電阻(由電源中各種電阻構成的電路負載)”,另外一種為“電抗(由電源中電感線圈和電容構成的電路負載)”。

如果整個電路都是線性負載(電路阻抗為恒定常數的負載),那麼電源電壓和電流都将會呈現為正弦曲線,并且相位相同。而如果在這個純電阻電路中,那麼電壓和電流都會在同一時刻逆轉極性,那麼也就是說,在每一時刻,電壓與電流的乘積都為“正”。也就是說,在電路中,沒有“反方向(負極方向)”的能量移動,而此時所産生負載功率才被稱為“實際功率”。

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純電抗電路負載

而在一個純電抗負載電路中,電壓和電流之間會産生一定的是時間差,也就會出現相位差(最大理論值為90度,一般情況多為45度),那麼電壓與電流的乘積,就不一定每一時刻都為“正”了。在第一個半周期内,能量為“正”,另外一個半周期内能量為“負”,那麼就是說,前半周期電源從電網中獲取能量,而在後半個周期内,這些能量又會回流到國家電網中。所以如果按照一個周期計算,那麼電源獲得的能量會為“零”,沒有能量。

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電阻電抗混合電路負載

上面的兩種描述都是純理論的理想狀态。但在實際應用中,電路中會有大量的電阻、電感和電容,在同一時刻都會有負載,也就會産生不同方向的“能量”。因此,所有的正向能量,我們稱其為“實際功率”,而反向回流電網的能量則稱之為“無用功率”,那麼“實際功率”與“無用功率”的綜合,就是之前我們所說的“視在功率”。(待續


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