專利名稱：復(fù)合式橋式整流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋式整流電路，尤其是一種帶預(yù)充電功能的橋式 整流電路，屬于電源輸出整流技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電子管和半導(dǎo)體管導(dǎo)電特性存在差別，因此使得兩種二極管的單 向?qū)щ娞匦源嬖谳^大差異，圖1為半導(dǎo)體二極管和雙二極電子管的特
性曲線比較圖。從圖中可以明顯看出，半導(dǎo)體二極管的陽(yáng)極電流Ia 隨陽(yáng)極電壓Ua升高幾乎是直線增大，Ia很快進(jìn)入飽和狀態(tài)，其陽(yáng)極特 性曲線斜率近似為90'(曲線1)，說(shuō)明半導(dǎo)體二極管導(dǎo)通時(shí)內(nèi)阻極小， 能得到較高的效率。電子管靠真空中的電子流導(dǎo)電，陽(yáng)極特性曲線較 緩(曲線2),既斜率較小，說(shuō)明內(nèi)阻較高。另外電子管的陽(yáng)極電流特 性是從Ua大于0伏時(shí)開始隨電壓升高而增加，無(wú)半導(dǎo)體二極管飽和 壓降的影響。
在整流電路中，由于上述特性的差異，兩種器件對(duì)脈沖干擾的敏 感性完全不同。 一定幅度的尖峰脈沖在半導(dǎo)體二極整流管組成的橋式 整流電路中，電流波形失真極小，幾乎全部疊加到整流電壓中，而作 為濾波用的電解電容受性能的影響，并不能將輸出電壓中極窄的尖峰 脈沖完全濾除。所以在半導(dǎo)體二極整流電路，經(jīng)常在電解電容兩端并 聯(lián)接入頻率特性較好的小容量無(wú)極性電容器，以盡量減少尖峰干擾脈 沖對(duì)電子設(shè)備的影響。另外，半導(dǎo)體二極管電壓、電流特性曲線陡峭 的斜率對(duì)非正弦波會(huì)形成特有的諧波干擾，當(dāng)交流電壓正弦波失真交 大時(shí)，將在供電電源中形成難以濾除的干擾成份。
相對(duì)于半導(dǎo)體二極管來(lái)講，二極電子管特性斜率較小，脈沖電壓的上升時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而且電子管的陰極電流飽和點(diǎn)和額定電流相差 極小，即使是尖峰脈沖也被限制成圓頂波形。這兩點(diǎn)使整流輸出的諧 波成份受阻，同時(shí)電子管的高內(nèi)阻特性還改善了濾波效果(電子管的 高內(nèi)阻相當(dāng)于在電路中串聯(lián)了 一只幾百歐的電阻，該電阻和濾波電容
組成了電阻輸入式RC濾波器，既限制濾波電容器的充電時(shí)間，從而 改善濾波效果)。通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，電子管整流器具有軟過(guò)載 特性，對(duì)高次諧波千擾的抑制能力比半導(dǎo)體二極管更好。
電子管橋式整流電路由3只雙二極整流電子管組成(見圖2 )， 該電路存在電源內(nèi)阻、能耗大和濾波電容容量受限( 一般不超過(guò)50uF ) 缺陷，實(shí)際運(yùn)用極少。實(shí)際運(yùn)用較多是由1只雙二極整流電子管全波 整流電路(標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用見圖3 )，但該電路存在變壓器利用率低、濾波 電容容量受限(一般不超過(guò)50uF)等缺點(diǎn)。而由半導(dǎo)體二極整流管 組成的橋式整流電路雖有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換效率高和能耗低等優(yōu) 點(diǎn)，但由半導(dǎo)體二極整流組成的橋式整流電路(見圖4 )不能有效的 濾除電網(wǎng)中的各種有害干擾脈沖，因此在對(duì)電源質(zhì)量要求較高的電子 管功率放大器中絕大多數(shù)產(chǎn)品采用雙二極整流電子管組成的全波整 流電路，只有少數(shù)產(chǎn)品采用半導(dǎo)體二極整流組成的橋式整流電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決技術(shù)問題是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出 一種兼有半導(dǎo)體橋式整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換效率高和能耗低等特 點(diǎn)，同時(shí)又具有電子管整流電路抗干擾能力和抗過(guò)載能力強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)的復(fù) 合式橋式整流電路。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的復(fù)合式橋式整流電路含有單向 導(dǎo)電整流器件，所述單向?qū)щ娬髌骷ㄖ辽賰蓪?duì)二才及整流半導(dǎo)體 管和至少一對(duì)二極整流電子管，其中的二極整流半導(dǎo)體管分成二組，
4第一組二極整流半導(dǎo)體管與所述二極整流電子管構(gòu)成主橋式整流電 路，同時(shí)與第二組二4 1整流半導(dǎo)體管構(gòu)成輔助橋式整流電路，所述主 橋式整流電路和輔助橋式整流電路并聯(lián)輸出，接濾波電容構(gòu)成的完整 的整流濾波電路。
本發(fā)明突破了電子管與半導(dǎo)體管之間的界限，將其合理的有機(jī)復(fù) 合在一起。工作時(shí)，主橋式整流電路具有延時(shí)供電功能，承擔(dān)向負(fù)載 提供電源。輔助橋式整流電路具有高內(nèi)阻，負(fù)責(zé)在整流電子管預(yù)熱期 間向?yàn)V波電容進(jìn)行預(yù)充電。整個(gè)電路既具有半導(dǎo)體橋式整流電路的電 路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換效率高和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有電子管整流電 路抗干擾能力和抗過(guò)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有 突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1為半導(dǎo)體二極管和雙二極電子管的特性曲線比較圖。
圖2為3只雙二極整流電子管組成的橋式整流電路圖。
圖3為1只雙二極整流電子管組成的全波整流電路圖。
圖4為半導(dǎo)體二極整流組成的橋式整流電路。
圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為旁熱式整流管(5Z4P)的電壓和負(fù)載電流特性曲線圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
本實(shí)施例的復(fù)合式橋式整流電路如圖5所示，半導(dǎo)體二極整流管 Dl、 D2和旁熱式雙二極整流電子管Vl組成主橋式整流電路，同時(shí)， 半導(dǎo)體二極整流管Dl、 D2還與所在橋臂分別串有電阻Rl、 R2的另二只半導(dǎo)體二極整流管D3、 D4組成具有高內(nèi)阻的輔助橋式整流電路。 主橋式整流電路和輔助橋式整流電路并聯(lián)輸出，接濾波電容C構(gòu)成的 完整的整流濾波電路。變壓器T副邊繞有兩組線圈，分別向旁熱式雙 二極整流電子管VI的燈絲和整流電路供電。
本實(shí)施例適宜向需要延時(shí)供電的負(fù)載供電(如由各種電子管組成 的電子管放大器)。其工作過(guò)程為當(dāng)交流電源接通后，旁熱式電子 管VI開始加熱(主橋式整流電路不工作，沒有電流輸出)，同時(shí)輔助 高內(nèi)阻橋式整流電路在Ue的正半周時(shí)半導(dǎo)體二極管D2、 D3導(dǎo)通經(jīng)電 阻R1向?yàn)V波電容C充電，在Ue的負(fù)半周時(shí)半導(dǎo)體二極管Dl、 D4導(dǎo) 通經(jīng)電阻R2向?yàn)V波電容C充電，輔助高內(nèi)阻橋式整流電路負(fù)責(zé)在旁 熱式電子管VI加熱期間將濾波電容C電壓從0伏提高到設(shè)計(jì)電壓的 2/3左右。當(dāng)旁熱式電子管Vl預(yù)熱結(jié)束后，在Ue的正半周時(shí)半導(dǎo)體 二極管D2、 1/2V1導(dǎo)通向?yàn)V波電容C充電，在Ue的負(fù)半周時(shí)半導(dǎo)體 二極管D1、 1/2V1導(dǎo)通向?yàn)V波電容C充電，使工作電壓達(dá)到設(shè)計(jì)值， 由于主橋式整流電路在工作時(shí)濾波電容上已有很高的電壓存在，因此 旁熱式電子管VI不會(huì)產(chǎn)生非常大的陽(yáng)極峰值電流。
以旁熱式整流管5Z4P為例的電壓和負(fù)載電流特性曲線見圖6曲 線1，曲線2為全波電子管整流電路，圖中Ue的有效值為500伏， 峰值電壓為700伏左右。從圖6曲線1 (本實(shí)施例電壓和負(fù)載電流特 性)和曲線2 (電子管標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用電壓和負(fù)載電流特性)可以看出，旁 熱式整流管5Z4P在全波電子管整流電路中當(dāng)輸出電流達(dá)到250mA時(shí)， 在電子管陽(yáng)極和陰極最高正向壓降超過(guò)200伏，過(guò)高的正向壓降將很 快使電子管老化損壞，它是限制整流電子管最大輸出的電流的原因之 一 (另一因數(shù)是前面所說(shuō)的電子管工作瞬間的充電峰值電流)。而在 本實(shí)施例中，由于電子管陽(yáng)極和陰極最高正向壓降超僅100伏左右，電子管工作瞬間的充電峰值電流也很小，因此電路的輸出電流能達(dá)到
甚至超過(guò)整流電子管的額定整流電流，以旁熱式整流管5Z4P為例， 電路的輸出電流達(dá)到了 2 5 OmA以上。
本實(shí)施例除兼有半導(dǎo)體整流電路和電子管整流電路的優(yōu)點(diǎn)外，還 具有以下特點(diǎn)
1、 在整流電子管標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用中(全波整流)當(dāng)采用電容器濾波時(shí)， 加在電子管陽(yáng)極的交流電壓有效值為整流電子管最高反向峰值電壓 的1/2. 8,大部分整流電子管陽(yáng)極最高輸入電壓都小于等于500伏。 在本發(fā)明專利中半導(dǎo)體整流二極管和整流電子管的最高輸入電壓為 元器件反向峰值電壓的1/1. 4,當(dāng)D1—D4采用反向峰值電壓為1000 伏二極管時(shí)，最高輸入電壓接近700伏。當(dāng)D1—D4采用兩只反向峰 值電壓為1000伏二極管串聯(lián)使用時(shí)，最高輸入電壓接近1000伏。因 此本電路的最高輸出直流電壓滿足1400伏以下的任何需求。
2、 對(duì)于電子管整流電路來(lái)說(shuō)整流電路的負(fù)載電流相同，最大陽(yáng) 極峰值電流(會(huì)損壞整流電子管)不一定相同，差別是采用不同的濾 波器。當(dāng)電容濾波時(shí)，開機(jī)后電容器的充電電流極大，然后以指數(shù)曲 線減少。電容器的充電峰值電流除與整流電壓有關(guān)外，還與濾波電容 器的容量成正比，與充電電路的電阻成反比。沖電電路的電阻包括電 源變壓器供電繞組的內(nèi)阻電子管陽(yáng)極與陰極間的等效電阻。電容器充 電開始的峰值電流發(fā)生在接通電源的瞬間， 一般電流標(biāo)難以準(zhǔn)確測(cè) 量，只有用示波器觀測(cè)電容器的充電曲線。因此在整流電子管標(biāo)準(zhǔn)運(yùn) 用中(全波整流)當(dāng)采用電容器濾波以常用的旁熱式全波整流管5Z4P 為例，輸入交流電壓有效值不得超過(guò)400V,并且規(guī)定變壓器次級(jí)每 臂直流電阻必須大于30歐姆，濾波電容最大不超過(guò)10微法。在本實(shí) 施例中，由于輔助高內(nèi)阻橋式整流電路在雙二極整流電子管VI預(yù)熱期間向?yàn)V波電容進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)電子管vi工作時(shí)濾波電容上已建立
起相當(dāng)高的電壓，這樣電子管的極峰值電流就變得非常小，因此本實(shí)
施例的濾波電容可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于l(U敬法。在圖5電路中電阻R1、 R2的 阻值按Vc-E(l-e-(t/RC))公式進(jìn)行計(jì)算，式中Vc按設(shè)計(jì)直流電壓的 2/3取值，時(shí)間t根據(jù)使用電子管的預(yù)熱時(shí)間來(lái)確定， 一般可按接近 或等于電子管的預(yù)熱時(shí)間取值。
3、在全波和橋式整流電路中單個(gè)整流元件的平均電流為0. 5IL, 但由于受整流電子管最高反向峰值電壓和電容器充電峰值電流的限 制，整流電路的輸出電流只能達(dá)到整流電子管標(biāo)稱值的一半。在本實(shí) 施例中，由于不存在整流電子管最高反向峰值電壓和電容器充電峰值 電流的限制，整流電路的輸出電流達(dá)到整流電子管標(biāo)稱值，長(zhǎng)期運(yùn)行 也不會(huì)損壞電子管。還以旁熱式整流管5Z4P為例，在全波電子管整 流電路中5Z4P只能輸出125mA以下的電流才能確保電子管的安全。 但在本實(shí)施例中5Z4P在接近250mA的負(fù)載電流時(shí)也能長(zhǎng)期安全運(yùn)行。
以上實(shí)施例是非限制性的，例如二極整流電子管除采用旁熱式 整流電子管，也可以采用直熱式整流電子管和多只整流電子管并聯(lián)使 用。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求 的保護(hù)范圍。
8
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式橋式整流電路，含有單向?qū)щ娬髌骷?，其特征在于所述單向?qū)щ娬髌骷ㄖ辽賰蓪?duì)二極整流半導(dǎo)體管和至少一對(duì)二極整流電子管，其中的二極整流半導(dǎo)體管分成二組；第一組二極整流半導(dǎo)體管與所述二極整流電子管構(gòu)成主橋式整流電路，同時(shí)與第二組二極整流半導(dǎo)體管構(gòu)成輔助橋式整流電路；所述主橋式整流電路和輔助橋式整流電路并聯(lián)輸出，接濾波電容構(gòu)成的整流濾波電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合式橋式整流電路，其特征在于所述第二組二極整流半導(dǎo)體管所在橋臂分別串聯(lián)有電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述復(fù)合式橋式整流電路，其特征在于含有副邊繞有兩組線圈的變壓器，所述兩組線圈分別用以向旁熱式雙二極整流電子管和整流電路供電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述復(fù)合式橋式整流電路，其特征在于所述二極整流電子管為旁熱式全波整流電子管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述復(fù)合式橋式整流電路，其特征在于所述二極整流電子管為直熱式全波整流電子管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種橋式整流電路，尤其是一種帶預(yù)充電功能的橋式整流電路，屬于電源輸出整流技術(shù)領(lǐng)域。含有單向?qū)щ娬髌骷?，所述單向?qū)щ娬髌骷ㄖ辽賰蓪?duì)二極整流半導(dǎo)體管和至少一對(duì)二極整流電子管，其中的二極整流半導(dǎo)體管分成二組，第一組二極整流半導(dǎo)體管與所述二極整流電子管構(gòu)成主橋式整流電路，同時(shí)與第二組二極整流半導(dǎo)體管構(gòu)成輔助橋式整流電路，主橋式整流電路和輔助橋式整流電路并聯(lián)輸出，接濾波電容構(gòu)成的濾波電路。本發(fā)明突破了電子管與半導(dǎo)體管之間的界限，將其合理的有機(jī)復(fù)合在一起。整個(gè)電路既具有半導(dǎo)體橋式整流電路的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換效率高和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有電子管整流電路抗干擾能力和抗過(guò)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M7/06GK101515759SQ20081002072
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者冷祥洪 申請(qǐng)人:上海梅山鋼鐵股份有限公司