擬電路--整流雜談(二)

除了直流電動機(jī)這類非常簡單粗糙的負(fù)載以外，電子設(shè)備中的整流電路都需要配合濾波電路，整流后的電壓電流經(jīng)濾波后才能夠供電子設(shè)備使用。

上圖是全波整流電容濾波的典型電路。圖中C是濾波電容，ZL代表負(fù)載。

如果我們把示波器接到濾波電容C的兩端，我們將看到下面這樣的波形。

電容C兩端的電壓是起伏的，這個起伏一般稱為紋波。

如果我們使用雙蹤示波器，另一通道接到圖01中的M點(diǎn)，兩通道使用相同的靈敏度，那么兩通道電壓波形如下：

我們看到，繞組A1兩端電壓(黑色)在峰值附近有一段接近于與紋波(藍(lán)色)上面的一個“鼓包”重合。

藍(lán)色曲線是電容C兩端電壓，C兩端電壓在“鼓包”處上升。電容兩端電壓上升說明該電容正在被充電。這個充電電流是從哪里來的?顯然，是因?yàn)槔@組A1兩端電壓瞬時值超過電容兩端電壓，所以是繞組A1經(jīng)過整流二極管D1對電容C充電。

當(dāng)繞組A1兩端電壓經(jīng)過最大點(diǎn)而下降，低于電容C兩端電壓時，繞組A1當(dāng)然就不會對電容充電。此階段電容對負(fù)載放電，兩端電壓逐漸下降。

從M點(diǎn)電壓波形和電容兩端電壓波形的時間關(guān)系，可以想見：M點(diǎn)電壓波形谷值(反方向最大值)時電容兩端電壓波形上的“鼓包”是另一半繞組A2的N點(diǎn)經(jīng)二極管D2對電容C充電。

如果我們使用更多蹤多示波器，而且可以測量電流，那么變壓器二次繞組中點(diǎn)K處多電流波形和繞組電動勢以及電容兩端電壓關(guān)系如圖04：

圖中藍(lán)色曲線是電容C兩端電壓，紅色曲線是地線到變壓器中點(diǎn)K處的電流。

為了分析全波整流電容濾波電路的工作，我們在圖04中加上注釋符號，如圖05。

在圖05的分析中，我們假定二極管是理想二極管，正向壓降為零。

圖05中，黑色曲線是兩半個二次繞組的電動勢(開路電壓)，不是兩半個繞組的端電壓。電動勢曲線在橫軸下面部分沒有畫出。藍(lán)色曲線是電容C兩端電壓，紅色曲線是兩半個繞組中的電流。

任取半個工頻周期，時刻t1之前變壓器二次繞組電動勢小于電容兩端電壓，兩支二極管中均無電流，負(fù)載靠電容放電維持其中的電流。時刻t1開始繞組電動勢大于電容兩端電壓，繞組A2通過二極管D2對電容C充電，紅色曲線開始上升。隨著二次繞組電動勢增加，電流也迅速變大，電容兩端電壓增加。在t1到t2這段時間內(nèi)，二次繞組不僅為電容充電，同時也為負(fù)載供電。待到二次繞組電動勢開始下降時，充電電流迅速變小，直到二次繞組電動勢低于電容兩端電壓時，充電停止，二次繞組中電流為零。時刻t2之后，電容向負(fù)載放電以維持負(fù)載中電流，電容兩端電壓降低。

圖中我們看到，t1到t2這段時間內(nèi)，繞組電動勢和電容兩端電壓稍有差別，黑色曲線略高于藍(lán)色曲線。這是因?yàn)槔@組總有一定電阻，會降掉一部分電壓，而且繞組中電流越大，電壓降落越厲害。兩曲線之差就是繞組電阻的壓降。

下半個工頻周期內(nèi)，前述過程重復(fù)，只不過下半個周期改由繞組A1和二極管D1在時刻t3開始對電容充電，到時刻t4結(jié)束。時刻t2到時刻t3這段時間繞組中沒有電流，全靠電容對負(fù)載放電維持負(fù)載中的電流。

兩半個二次繞組A1和A2交替通過二極管對電容充電，然后電容對負(fù)載放電，這就是全波整流電容濾波的工作過程。

我們看到，電容濾波電路中，變壓器繞組中電流是斷續(xù)的，是一個一個比較窄的脈沖。電流不連續(xù)，呈脈沖形式，這是電容濾波的特點(diǎn)。