单相全波电容输入型整流电路

图6.3a所示为电容输入型单相全波整流电路SDA-7^[5]。该电路也由于其SDA形式被称为桥式整流电路，目前被广泛应用。

图6.4所示为电容输入型单相全波整流电路的相关电压电流波形。全波整流电压e^∗_dc输出到电容C上，只有在e^∗_dc>e_C的时间段内才有电流流动^[6]，所以电流i_CR为尖脉冲波形。由于负载电阻R与电容C并联，所以负载电阻电流i_R与电容电压e_C具有一样的形状。在电容充电期间，负载电阻电流由SDA-7的输出电流i_CR提供，除此之外的时间由电容提供。B1-B2端子间流到C-R的总电流i_CR在每半个周期由SDA-7反转一次，结果，SDA-7的A1-A2输入端子间变为交流电流i_dc而流动在变压器的二次绕组中，励磁电流（没有表示出来）与idc之和的电流i_ac在一次绕组中流动。

图6.3 电容输入型单相全波整流电路

图6.4 电容输入型全波整流电路的波形举例（l_s=0.00005H）

全波整流电路的输入电流i_ac是非常尖形状的脉冲波形，换言之，其含有大量的谐波成分。连接商用电源时，会向电源线注入高频噪声，所以成为EMC限制的对象。使用中，一般会在输入侧加入电感使得电流波形钝化，从而降低谐波含量。在输入侧加入0.01H电感时的波形如图6.5所示^[7]，整个电流波形变得圆滑一些的同时，相位也产生了一些延迟。近年来，对这方面的改善程度仍还不够，更有使用如图6.31所示的复合整流电路来改善输入电流谐波含量的例子。

图6.5 输入侧加入电感时的全波整流波形（l=0.01H）

从商用电源很容易得到直流电源，而且价格也比较便宜，所以几kW的装置也广泛使用电容输入型整流电路。为了平滑整流后的直流电压，有必要使用大容量滤波电容，一般使用化学电容器（电极间用斜线表示），于是电容输入型整流电路存在比较大的输入脉冲电流，并且作为主要元件的化学电容器有缺乏持久性和可靠性的缺点，所以对于重要的直流电源装置，应该选择后述的扼流圈输入式整流电路。只是相比之下，扼流圈输入式整流电路的电感重量重、价格高是它的缺点。

另外，图6.3b所示为等价电源电路，输出端C1-C2间表示为等价电压源VRS。但是，输入端A1-A2间是一种切掉电压峰值（超过e_C的值）的钳位电路（由于C的电压变化，所以动作过程并不完整），所以很难定义为等价电压源负载。因此，电容输入型整流电路不属于环路切换型或者电源切换型功率变换，而是属于另外的功率变换方式。(www.zuozong.com)

例6.1

图6.3中所示的电容输入型全波整流电路中，电源为100V/50Hz，变压器绕组漏感l_s=50μH，绕组电阻R_s=0.5Ω，滤波电容C=1000μF，负载电阻R=50Ω。试对电路进行仿真。

解 以50μs作为计算步长进行仿真，得到如图6.4所示波形。为了便于理解波形，该例子的数值偏离了实用的数值。另外，也忽略了二极管的正向压降。

如图6.4所示，对于电容输入型整流电路，滤波电容电压e_C的最大值钳位在输入电压的峰值上，同时脉冲电流i_CR给电容充电，在充电期间电容累积的电量等于在未充电的其他约半个周期期间放电给负载电阻所需的电量。若电容容量C很大，则在相同时间内脉冲电流给电容C的充电量增加，因此e_C具有电压泵升特性（特性运算例子参考本章的综合问题（1））。

例6.2

在图6.1和图6.3所示电路中，所使用的e^∗_dc实际上并不存在，那么实际中应该是怎样的呢？

解 实际电路不管在何处都不能观测到e_d∗_c，在SDA-7的B1-B2端子间可以观测到e_C。SDA-7的输入端子A1-A2的电压e_A1-A2变为如图6.6所示的波形。在e_ac>e_C期间，e_A1-A2的波形由e_C替代了e_ac，可是，在输入电路中加入0.01H的电感时，出现了出乎预料的波形，如图6.6b所示。由于电感的加入，脉冲电流流动时间变长，e_A1-A2波形中的钳位时间远远超过e_ac>e_C的时间。

图6.6 单相全波整流电路的SDA-7输入端A1-A2间电压波形（粗线）