桥式整流器:4个二极管与单芯片?
不敢相信我写了所有关于二极管的废话……
MUR860 确实听起来会更好,但解释有点微妙:
硅二极管不会立即关闭。随着二极管两端的电压变为负值,电流仍会在短时间内反向流动,直到二极管内存储的电荷被清除为止。完成后,二极管关闭。
不同的二极管具有截然不同的恢复特性,如下图所示:
(来源)
在称为“恢复时间”的一段时间内,电流确实会变为负值(二极管的“错误”方向)。红色的需要更长的时间。
在 DC-DC 转换器中,具有快速关闭的二极管至关重要。想象一下使用良好的旧 1N4001,它的恢复时间 trr=30µs 在以 200kHz 运行的 DC-DC 转换器中(周期时间 5µs)。它甚至没有时间关闭。它根本行不通。这就是 DC-DC 转换器使用速度更快的二极管的原因。
现在,回到您的音频内容。检查上面的红色和紫色痕迹,您会注意到红色的需要更长的时间,但会轻柔地关闭电流。紫色的关闭非常剧烈,具有巨大的 di/dt(4 安培,大约 10ns)。在 50Hz 整流器中不会发生这种情况,在二极管关闭之前电流没有时间达到安培,只有几毫安。但你明白了。
一旦二极管关闭,它现在是一个电容器。无论走线、导线等周围有什么电感,都会与它形成一个 LC 谐振电路,并形成环形。
振铃的数量取决于关断的锐度和发生关断的电流。快速软恢复二极管产生较少的振铃。
现在,这种振铃通常处于相当高的频率。关断时的尖锐 di/dt 也会产生宽带射频噪声。这将耦合到附近的电路中,给敏感信号添加各种噪声和垃圾。这不是胡说八道,只是工程。
也就是说,MUR860 很贵,所以你可以使用便宜的二极管,但如果你在二极管上放一个电容来吸收关断噪声尖峰,那么你就可以使用它们的低劣恢复速度。每个电源供电的 AM/FM 调谐器都可以做到这一点,大多数消费类音频设备也是如此。除非需要,否则制造商不会参与其中!一切都经过成本优化。但是如果没有帽子,调谐器会被噪音所克服,并且无法接收到收音机。
然后,您可以在变压器次级添加一个缓冲器以抑制 LC 振铃。
问题:在单个桥式整流芯片上使用单独的二极管有什么好处
好处是您可以选择快速软恢复或肖特基二极管。屏蔽二极管桥通常由超慢速二极管组成。
如果不是,为什么这样做似乎如此受欢迎?
因为它有效。请注意,4 个上限(每个 3 美分)同样有效,但吹嘘的因素较少。快速二极管更性感,获得更多蛇油点。
编辑,我硬盘上的旧示波器跟踪... BYV27-150 廉价快速二极管,小型 12V 10VA 变压器。
蓝色是变压器次级。平顶部分是当二极管打开时,电源电容器正在充电,由于其内部绕组电阻限制了变压器次级的电压。当二极管关闭时,蓝色迹线会降低。很明显,下降1V,不能错过!
请注意,如果负载消耗零电流,二极管仅在正弦波峰值时关闭。当负载消耗电流时(通常是这种情况),二极管在峰值之后关闭。
现在,我喜欢通过高通滤波器(下面的黄色迹线)观看这个。幅度被衰减,因为高通滤波器必须使用一个大约 100pF 的小电容,否则它会抑制我想要观察的内容,因此示波器输入电容会与之相互作用。但是信号的一般形状应该没问题。注意令人讨厌的尖峰,然后是高频振铃。像 1N4001 这样的 Qrr 更高的二极管会更糟。
编辑 2
我一直在修复一个旧放大器,从 1979 年开始更换电解液……而且这个放大器在二极管桥上没有电容。可能是因为它没有 AM 调谐器。无论如何,这样做的方法是将示波器探头贴在变压器次级线之一的绝缘体上。无需进行任何形式的接触(除非将探头明显接地) 这种垃圾通过电线的绝缘层耦合到示波器探头中。
这是一个整流器恢复峰值。不幸的是,它在变压器线上显示为共模,这意味着整个次级绕组充当天线,并将尖峰电容耦合到附近的电路中。像音量罐这样的高阻抗的东西是主要的受害者。
这可能就是为什么这个放大器有一个在金属罐内屏蔽的变压器的原因。在IMO二极管上加盖会更便宜...
现在,当然也可以通过将探头贴在 PCB 端子上来测量次级电压:
它具有通常的外观:平顶,然后在二极管关闭时出现尖峰并立即下降几伏。放大尖峰:
因此,次级变压器导线上有 22 伏的尖峰(!!!!),上升时间相当快,为 2µs。
问题不在于二极管太慢而无法正确整流(显然,整流工作得很好)。当这些尖峰耦合到一些敏感电路时,就会出现问题。这很难避免,因为它们在变压器线上显示为共模。
另一个编辑
当示波器与模拟器不一致时,一个或两个都可能出错,但它总是有助于对真实电路进行建模(即考虑变压器电感)并观察 sim 参数......
这按预期工作。由于变压器电感(电流滞后电压),二极管的关闭时间比变压器空载电压(黑色)和电容器电压(绿色)的视觉比较所预期的要晚一点。一个完美的二极管也会同时关闭,然后变压器次级电压会迅速回落到其空载值。这个是正常的。
恢复增加的是二极管电流变为负值的一小段时间。因此,当二极管阻塞时,电感电流不为零,而是几毫安。这不是很多,因为 50Hz 非常慢。
然而,当二极管关断时,电感器大到足以产生一个尖锐的负电压尖峰,这会在由电感和二极管电容形成的 LC 谐振回路中引起振铃,这是一个 EMI 问题。
在现实生活中,振铃比这里显示的要短得多,因为电感器在高频下有很多损耗。这里它以大约 1MHz 的频率响起。
使用更快的二极管(低 Qrr)使它们在较低的负电流下关闭,因此它减少了可用于激发振铃的能量。软恢复二极管产生更平滑的电流阶跃,具有相同的效果。因此,快速/软恢复二极管可以减少此处的 EMI 问题。但更便宜的解决方法是在二极管上加盖。它也同样有效。
红色迹线不带帽且不带缓冲器。它以 1MHz 的频率响铃。在二极管上添加 10nF 电容可将振铃频率降低到 100kHz(绿色),这不再是问题,它还使边缘平滑,因此 EMI 问题消失了。蓝色是添加了缓冲器 (R3/C3)。更清洁,但不是绝对必要的。无论如何,变压器铁损大多会抑制它。
总结:超高速二极管产生的噪声较小,但这只是因为一个微妙的副作用:它们在关闭之前让较少的电流(和能量)在电感器中积聚,此时电感器存储的能量会变成振铃。在电容器中吸收电感器能量并在缓冲电阻器中耗散它同样好,实际上它以更少的钱工作得更好……这意味着昂贵的超高速二极管没有真正的成本/收益增益。但他们工作。它们只是不是最佳解决方案。
您展示的桥式整流器类型几乎总是不比单个二极管便宜,并且包含您可能在分立桥中使用的相同二极管。模制单元是:
1. 通常是单螺钉安装,使没有 PCB 的物理组装更容易。
2. 在铝制外壳(较大尺寸)中更容易安装在散热器上,并且您可以使用 Tab 连接来轻松进行物理接线。3. 通常用于 400 Hz 以下
TO220 等将包含引线键合和未封装的分立二极管。这些外形尺寸更容易处理(人工和机器组装)
然而, MUR860不是桥式整流器,不太可能用于您看到使用模制桥式整流器的相同应用中。这是一种用于开关电源的高速二极管对,是一种比较专用的器件。
在查看以 50/60 Hz 工作的整流器的性能时,您可以使用 CircuitLab 电路模拟器。
这是一个使用 1N4001 二极管的简单半波整流器。这具有非常差的反向恢复时间,但在 50/60 Hz 时它是无关紧要的。我为交流电源添加了一些串联电阻,因为在这个模拟器中它不是电源元件的一部分。

如果您运行仿真,您将看到没有看到反向恢复电流。这是因为在 50/60 Hz 时,电压源的变化率非常低,因此存储在结中的任何能量都很容易耗散。
但是,如果您提高频率,情况就会发生变化,并且在仅 1 kHz 时,反向恢复时间确实会成为一个因素。如果您检查曲线,您会发现 I(RR) 约为 130 mA。
如果我们进一步提高到 20 kHz,您会看到二极管受到结电荷存储和反向恢复时间的严重影响。
因此,虽然反向恢复时间在高频下是一个严重的问题,但在 50/60 Hz 下却不是。这主要是因为电压变化率 (dv/dt) 在低频时非常低。
您能否将快速恢复二极管放入 50/60 Hz 整流器应用中,当然可以。你会看到任何改善吗.....非常非常值得怀疑。
我会挑战任何人,让他们找到在此类应用中使用快速二极管的充分理由。














