整流杂谈(二)

maychang

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除了直流电动机这类非常简单粗糙的负载以外，电子设备中的整流电路都需要配合滤波电路，整流后的电压电流经滤波后才能够供电子设备使用。

上图是全波整流电容滤波的典型电路。图中C是滤波电容，ZL代表负载。

如果我们把示波器接到滤波电容C的两端，我们将看到下面这样的波形。

电容C两端的电压是起伏的，这个起伏一般称为纹波。

如果我们使用双踪示波器，另一通道接到图01中的M点，两通道使用相同的灵敏度，那么两通道电压波形如下：

我们看到，绕组A1两端电压(黑色)在峰值附近有一段接近于与纹波(蓝色)上面的一个“鼓包”重合。

蓝色曲线是电容C两端电压，C两端电压在“鼓包”处上升。电容两端电压上升说明该电容正在被充电。这个充电电流是从哪里来的？显然，是因为绕组A1两端电压瞬时值超过电容两端电压，所以是绕组A1经过整流二极管D1对电容C充电。

当绕组A1两端电压经过最大点而下降，低于电容C两端电压时，绕组A1当然就不会对电容充电。此阶段电容对负载放电，两端电压逐渐下降。

从M点电压波形和电容两端电压波形的时间关系，可以想见：M点电压波形谷值(反方向最大值)时电容两端电压波形上的“鼓包”是另一半绕组A2的N点经二极管D2对电容C充电。

如果我们使用更多踪多示波器，而且可以测量电流，那么变压器二次绕组中点K处多电流波形和绕组电动势以及电容两端电压关系如图04：

图中蓝色曲线是电容C两端电压，红色曲线是地线到变压器中点K处的电流。

为了分析全波整流电容滤波电路的工作，我们在图04中加上注释符号，如图05。

在图05的分析中，我们假定二极管是理想二极管，正向压降为零。

图05中，黑色曲线是两半个二次绕组的电动势(开路电压)，不是两半个绕组的端电压。电动势曲线在横轴下面部分没有画出。蓝色曲线是电容C两端电压，红色曲线是两半个绕组中的电流。

任取半个工频周期，时刻t1之前变压器二次绕组电动势小于电容两端电压，两支二极管中均无电流，负载靠电容放电维持其中的电流。时刻t1开始绕组电动势大于电容两端电压，绕组A2通过二极管D2对电容C充电，红色曲线开始上升。随着二次绕组电动势增加，电流也迅速变大，电容两端电压增加。在t1到t2这段时间内，二次绕组不仅为电容充电，同时也为负载供电。待到二次绕组电动势开始下降时，充电电流迅速变小，直到二次绕组电动势低于电容两端电压时，充电停止，二次绕组中电流为零。时刻t2之后，电容向负载放电以维持负载中电流，电容两端电压降低。

图中我们看到，t1到t2这段时间内，绕组电动势和电容两端电压稍有差别，黑色曲线略高于蓝色曲线。这是因为绕组总有一定电阻，会降掉一部分电压，而且绕组中电流越大，电压降落越厉害。两曲线之差就是绕组电阻的压降。

下半个工频周期内，前述过程重复，只不过下半个周期改由绕组A1和二极管D1在时刻t3开始对电容充电，到时刻t4结束。时刻t2到时刻t3这段时间绕组中没有电流，全靠电容对负载放电维持负载中的电流。

两半个二次绕组A1和A2交替通过二极管对电容充电，然后电容对负载放电，这就是全波整流电容滤波的工作过程。

我们看到，电容滤波电路中，变压器绕组中电流是断续的，是一个一个比较窄的脉冲。电流不连续，呈脉冲形式，这是电容滤波的特点。

点此观看>>>整流杂谈（一）

whuer

谢谢分享，写的不错啊

qwqwqw2088

整流杂谈(二)更精彩，顶，，，

gaon

好用心呀，楼主。

littleshrimp

谢谢老大分享
正好用上

5之蒲公英

“变压器组中的电流是连续的”   是否应该是 变压器组中的电流是不连续的

maychang

5之蒲公英 发表于 2016-2-28 14:04
“变压器组中的电流是连续的”   是否应该是 变压器组中的电流是不连续的

原文是：

“我们看到，电容滤波电路中，变压器绕组中电流是断续的，是一个一个比较窄的脉冲。电流不连续，呈脉冲形式，这是电容滤波的特点。”

5之蒲公英

maychang 发表于 2016-2-28 15:28
原文是：“我们看到，电容滤波电路中，变压器绕组中电流是断续的，是一个一个比较窄的脉冲。电流不连续， ...

是我懵住了，哈哈，谢谢老大

末路狂花

这个得仔细看看楼主写的这么用心，不仔细看都不好意思啦

hk6108

正弦交流与纯直流的互换，不能只靠一种元件而且一步到位地解决，至少目前还是如此，所以，市电整流电源或正弦输出逆变电源 都需要滤波网络（储能器件）的辅助 才可成事。

mengshouwen

不太理解K点电流为什么是断续的？还有就是T1-T2这段时间内K点电流波形，希望老师能够解除迷惑！谢谢！

maychang

mengshouwen 发表于 2016-3-17 22:11
不太理解K点电流为什么是断续的？还有就是T1-T2这段时间内K点电流波形，希望老师能够解除迷惑！谢谢！

半个次级绕组电压瞬时值小于电容两端电压时，两二极管均截止，不对电容充电，当然K点无电流。负载上电流在这段时间内靠电容放电维持，并不通过K点。

maychang

mengshouwen 发表于 2016-3-17 22:11
不太理解K点电流为什么是断续的？还有就是T1-T2这段时间内K点电流波形，希望老师能够解除迷惑！谢谢！

T1-T2这段时间内K点电流波形很难准确计算，因绕组两端电压并非常数，而是正弦的一部分，这需要列出微分方程求解。另外变压器次级绕组的直流电阻和漏感未知滤波电容容量和负载电流虽近似常量，数值未知。
所以K点电流波形只是定性示意。但该电流波形上升沿较缓慢而下降沿较陡峭，是没有错的。

hk6108

mengshouwen 发表于 2016-3-17 22:11
不太理解K点电流为什么是断续的？还有就是T1-T2这段时间内K点电流波形，希望老师能够解除迷惑！谢谢！

回看这两道图，


这是经过跟通过的分别，K点 就如咽喉，呼吸与进食都经过此处，但食物从来是不允许进入气管 的，
把接地端子，电容负端子与负载负端子都接到K点上，这叫 一点接地，是最好的组装方案，不过，电容向负载放电的电流只会路过K点，而永远不会进到A1 或A2 里头去，所以，K点电流断续毫不奇怪。