電源設計基礎知識：整流橋及功率因數

　　整流橋 AC to DC的關(guān)鍵

　　其實(shí)整理橋的全稱(chēng)叫做“橋式整流器”，是由四只整流硅芯片作橋式連接，然后使用絕緣朔料將其封裝一起，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。

電源整流橋

　　而有些質(zhì)量較低，或者結構較老的電源中，我們不會(huì )看到封裝好的整流橋，大多會(huì )以四個(gè)整流晶體管并列焊接在電路板上。

非常古老的整流橋

　　另外，需要注意的是，整流橋是電源中發(fā)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(jìn)行散熱，否則會(huì )存在電源使用的安全隱患。

　　“功率因數”到底是如何產(chǎn)生的

　　通過(guò)整流橋矯正后直流電被輸入到PFC電路。而在我們討論PFC(功率因數校正)電路之前，還是讓我們先來(lái)簡(jiǎn)單的了解一下什么叫做“功率因數(PF)”吧。

　　功率因數(PF)是指，實(shí)際功率(有效功率)與視在功率(表觀(guān)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(huì )存在著(zhù)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(xiàn)圈和電容構成的電路負載)”?！　∪绻麄€(gè)電路都是線(xiàn)性負載(電路阻抗為恒定常數的負載)，那么電源電壓和電流都將會(huì )呈現為正弦曲線(xiàn)，并且相位相同。而如果在這個(gè)純電阻電路中，那么電壓和電流都會(huì )在同一時(shí)刻逆轉極性，那么也就是說(shuō)，在每一時(shí)刻，電壓與電流的乘積都為“正”。也就是說(shuō)，在電路中，沒(méi)有“反方向(負極方向)”的能量移動(dòng)，而此時(shí)所產(chǎn)生負載功率才被稱(chēng)為“實(shí)際功率”。

純電抗電路負載

　　而在一個(gè)純電抗負載電路中，電壓和電流之間會(huì )產(chǎn)生一定的是時(shí)間差，也就會(huì )出現相位差(最大理論值為90度，一般情況多為45度)，那么電壓與電流的乘積，就不一定每一時(shí)刻都為“正”了。在第一個(gè)半周期內，能量為“正”，另外一個(gè)半周期內能量為“負”，那么就是說(shuō)，前半周期電源從電網(wǎng)中獲取能量，而在后半個(gè)周期內，這些能量又會(huì )回流到國家電網(wǎng)中。所以如果按照一個(gè)周期計算，那么電源獲得的能量會(huì )為“零”，沒(méi)有能量。

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態(tài)。但在實(shí)際應用中，電路中會(huì )有大量的電阻、電感和電容，在同一時(shí)刻都會(huì )有負載，也就會(huì )產(chǎn)生不同方向的“能量”。因此，所有的正向能量，我們稱(chēng)其為“實(shí)際功率”，而反向回流電網(wǎng)的能量則稱(chēng)之為“無(wú)用功率”，那么“實(shí)際功率”與“無(wú)用功率”的綜合，就是之前我們所說(shuō)的“視在功率”。