整流杂谈(二)

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。