在《发明家实用电子学》一书中,第 3 版。,作者建议不要使用半波整流器,因为它们效率低下并导致“......核心变得极化并在一个方向上饱和”。(第 395 页。)这是一个有效的担忧吗?长时间运行的半波整流器电源有哪些风险?
半波整流器对变压器特别硬吗?
Hammond建议输出直流电流为变压器的 RMS 电流额定值的 0.28 倍用于半波整流,而 0.62 倍的 RMS 电流额定值用于全波桥式整流电流。
因此,如果您不介意使用 2.2 倍大的交流变压器(以及两倍大小的滤波电容器),您可以节省一些二极管。
由于电源变压器的最小常见尺寸是几瓦,如果电流要求适中,它可能是一个合理的选择。此外,您节省了一个二极管压降,因此您可以获得更多的电压。
是的。半波整流器只吸收单向电流。这会导致磁芯中的磁化得到直流偏置,从而使磁化曲线的中点远离零。
这样做的效果是从电源以及正常负载电流中汲取高饱和电流脉冲。根据变压器绕组和铁芯的细节以及负载的大小,这可能会或可能不会使变压器过热。
这是如何发生的非常微妙。Andy_aka 和 Dave Tweed(以及许多其他人)坚持认为变压器“不应该”表现出这种效应,次级电流不应该影响磁芯中的磁通量。当然,对于具有超导初级的理想变压器来说,它们是正确的,负载电流不会直接影响磁芯通量。
但是,当您将示波器连接到真正的变压器时,正如我在另一个论坛上的帖子中所述,您会看到饱和行为发生了显着变化。发生什么了?
单向次级电流导致汲取单向初级电流。因为初级有电阻,这会导致电阻中的单向电压降,从而导致初级上的偏移直流电压。该电压会在初级电感中产生电流,从而在磁芯中产生稳定的通量。
这种通量积累了多远?如果没有核心饱和,它将无限期地建立。随着铁芯饱和,随着铁芯进入饱和状态,变压器开始承受大电流脉冲。这些大电流脉冲在初级绕组电阻中产生大电压脉冲,最终,当达到稳定状态时,由单向负载引起的电压降由饱和脉冲引起的电压降平衡。
变压器中的磁通量发生了移动,因此尽管输出电流是单向的,但输入初级电流是双向的,再次为零均值。
我的图表的快捷键。
蓝色迹线 - 电源输入电压
紫色迹线 - 负载电压和电流
黄色迹线 - 电源输入电流
顶部镜头 - 无负载变压器
中间镜头 - 正常电阻负载
底部镜头 - 整流电阻负载
查看黄色电流迹线,很明显效果是将初级电流返回到交流电流,因此它在 Rp 中产生的电压总体为零。
变压器的线圈电流引起 H 场,-d/dt B 引起感应电压,包括抵消初级线圈电压和引起初级线圈电感的电压。-d/dt B 是唯一真正对外部电路产生影响的因素,因此次级电流的任何直流偏置都不会将自身转移到初级电流,除非移动到 B(H) 曲线中的偏置位置。由于变压器饱和趋于相当快地进入,因此当电流涌入时,-d/dt B 会在某个点发生故障。一旦达到该点,变压器将在几乎一半的时间内仅提供直流电阻而不是电感。