【经验】变压器供电设备的整流电路桥堆设计方案

时间： 2019-09-06 来源：PANJIT

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在变压器供电的设备（例如功放机）中离不开整流电路，可以使用独立的整流二极管搭建桥式整流电路电路，也可以选用集成的桥式整流器（桥堆），例如PANJIT小功率的SDIP系列和大功率的KBPC系列。

图1 PANJIT规格

相对于使用整流二极管，使用桥堆还是有不少好处的。比如在使用SDIP系列的时候，PCB走线更顺，如图2左边是桥堆，右边是整流二极管。而且桥堆里的二极管的一致性肯定比四个独立的二极管的一致性要好。在很多模拟功放机里面会用到KBPC系列，这个系列功率够大，而且可以直接安装到结构件上，便于散热设计。

图2 PCB走线示意图

虽然使用桥堆比较方便，而且桥堆的原理很简单，但是不小心就会犯错，下面就是两个前车之鉴。

一、使用一个变压器绕组配合多个桥堆转换出多组电压，而最后错误接地。

这个问题出现在调试阶段，比如在现成的前级放大器中添加解码板，又或者是在现成的解码器中增加前级放大器。做原理的时候需要注意，这样子可以减少调试过程中不必要的损失。

如果是受限于变压器体积或者是变压器规格无法新增需要沿用现成规格，无法使用图4双绕组，可以考虑图5原理。

图3 隐患电路图

图3原理图乍眼一看没什么问题，但是如果5V电路和±12V电路出现共地，D1就会烧坏。而且出现共地的可能性很高，例如5V电路后级的音频编解码电路的输出要给到±12V电路的运放，而没有考虑隔离；又或者是PCB设计的时候5V电路的覆地接机壳，±12V电路的覆地也机机壳，导致5V电路和±12V电路共地。

图4 处理办法

图4原理图可以处理图3原理图的隐患，5V电路和±12V电路使用不同的变压器绕组供电，即使后级共地也不会出现图3问题。

二、使用桥堆搭建正负电源时没有考虑负载均衡问题。

图5 隐患电路2

图5中5V电路和+12V电路共用桥堆正输出。这样子也能解决图3中的隐患，但是会导致正负电源电路负载不均衡，进而引入地噪声的问题。

什么是负载均衡？对称的电源也就是图6中变压器输出端的上半部分和下半部分，它们的负载相等，近似地就是图6中的R1等于R2，进而让回路中电流相等也就是i1=i2。常见的均衡的电路都成对称结构，比如双电源运放和功放。还有一种大型的要求负载均衡的电路，就是市电供电网络。我们国家TN-S型供电系统采用的是三相五线制，到变压器端转成单相两线制入户，地线用户就近接入。如果非法分子偷电，将零线接入地线直接形成回路，就会导致变压器零线电平偏移，超过一定量时就会导致供电网络不稳定。

图6 图5的抽象图

现在来分析图5是如何引入地噪声的？图5原理可以抽象成图6框图。建立KVL方程，具体如下：

(R0+R1)*i1-R0*i2-V=0

(R0+R2)*i2-R0*i1-V=0

根据方程可以推断，要COM点的电压Vcom等于GND点电压Vgnd，就要i1-i2=0。换而言之，正负电源电路负载要均衡，否则就会Vcom≠Vgnd，有共地噪声存在。

若要避免共地噪声，需要注意PCB layout，令5V电路和+12V电路没有公共地回路（这里桥堆作为公共路径是无法避免的，它的影响在载流余量充足的时候，忽略不计）。也可以直接使用图4原理。

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terrydl Lv9. 科学家 2019-09-06

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