【導(dǎo)讀】在一個(gè)變壓器半波整流電路中，?原邊和副邊的電流波形是什么呢？?理想情況下， 副邊電流應(yīng)該是這種直流脈沖電流形式。?那么原邊的電流波形是否與其相似？?也是半波整流信號(hào)波形?；蛘呤前氩ㄕ餍盘?hào)中的交流分量？
01 半波整流
一、前言
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在一個(gè)變壓器半波整流電路中，?原邊和副邊的電流波形是什么呢？?理想情況下， 副邊電流應(yīng)該是這種直流脈沖電流形式。?那么原邊的電流波形是否與其相似？?也是半波整流信號(hào)波形?；蛘呤前氩ㄕ餍盘?hào)中的交流分量？
▲ 圖1.1.1 半波整流變壓器電流波形
在 前面通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的小型變壓器半波整流電流波形中[1] ，?可以看到實(shí)際上原邊的電流波形比較復(fù)雜。?下面通過(guò) LTspice 仿真來(lái)查看一下變壓器半波整流下原邊電流波形。
二、仿真結(jié)果
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在 LTspice中， 建立變壓器仿真模型是比較容易的。?使用兩個(gè)電感， 對(duì)應(yīng)待測(cè)變壓器的原邊和副邊。?然后通過(guò)指定 LTspice 命令， 聲明這兩個(gè)電感之間存在著耦合， 其中最后一個(gè)參數(shù)表明兩個(gè)電感之間的耦合系數(shù)。?詳細(xì)方法可以參見(jiàn) LTspice 開(kāi)發(fā)環(huán)境的聯(lián)機(jī)幫助信息中的說(shuō)明。
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下面仿真中的參數(shù)， 使用 之前實(shí)驗(yàn)中所使用的變壓器的測(cè)量參數(shù)[2] 。?應(yīng)用了變壓器的一對(duì)副邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，?使用SmartTweezer 手持電容電感表 測(cè)量輸入輸出變壓器參數(shù)。?在上次實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了該變壓器輸入輸出電流波形， 下面查看一下電路仿真給出的原邊和副邊的電流波形。
這里給出了原邊電流波形與副邊電流波形， 分別是青色與橙色曲線(xiàn)。?可以看到它們之間相位出現(xiàn)差別， 同時(shí)原邊的電流波形與正弦波很接近。?這個(gè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)試的結(jié)果相差很大。
▲ 圖1.2.1 LTspice給出的原邊和副邊電流波形
為了使得變壓器更加接近于理想變壓器， ?將變壓器原邊和副邊的電感量增加， 比值不變。這樣對(duì)應(yīng)的變壓器的勵(lì)磁電流會(huì)大大減小。?下面繼續(xù)觀(guān)察兩個(gè)線(xiàn)圈輸出電流的大小。?這里給出了變壓器輸入輸出線(xiàn)圈電流波形。?它們波形都呈現(xiàn)半波整流的形狀， 極性相反。? 可以看出增加了變壓器輸入輸出電感量， 減小了變壓器勵(lì)磁電流， 輸入輸出波形基本上相同。?請(qǐng)注意原邊電流的零點(diǎn)是通過(guò)波形的中間， 所以電流沒(méi)有直流分量。?原邊的電流峰值大約是副邊的一半，? 這是因?yàn)樵叺木€(xiàn)圈匝數(shù)（對(duì)應(yīng)其電感量） 比副邊大了兩倍。
▲ 圖1.2.2 將變壓器原邊和副邊的電感增加
可以看到在原邊的電流波形實(shí)際上包含有兩個(gè)電流分量。一個(gè)是原邊的勵(lì)磁電流分量，這是正弦波電流， 一個(gè)是副邊電流反射回來(lái)對(duì)應(yīng)的原邊電流分量， 這是一個(gè)半波整流信號(hào)。?當(dāng)原邊的電感量較小的時(shí)候，?勵(lì)磁分量比較大， 所以整體上原邊電流呈現(xiàn)正弦波形狀， ?當(dāng)原邊電感量比較大時(shí)， 勵(lì)磁分量減少， 副邊反射回來(lái)的整流分量增加， 對(duì)應(yīng)的電流則呈現(xiàn)為半波信號(hào)形狀。?現(xiàn)在將原邊電感修正為不大不小， ?對(duì)應(yīng)的電流就呈現(xiàn)出正弦與半波整流疊加的形狀。
為了方便對(duì)比， 下面將原邊電流波形的極性修改一下， ?然后在對(duì)比實(shí)測(cè)的電流波形， ?可以看到它們之間比較相近了。?這是對(duì)應(yīng)的電流波形前半周，?這是電流波形的后半周。?它們之間的差別， 可能還需要進(jìn)一步考慮兩個(gè)線(xiàn)圈之間的耦合系數(shù)， 磁芯的非線(xiàn)性等原因。
總結(jié)
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本文對(duì)于小型變壓器半波整流電流進(jìn)行了仿真分析。?變壓器原邊的電流是由原邊的勵(lì)磁電流與副邊的反射電流組成。?勵(lì)磁電流為正弦波， 反射電流為半波整流波形，?疊加之后形成了原邊這種不規(guī)整的電流波形。
參考資料
[1]整流變壓器電流波形: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128977128
[2]環(huán)形工頻變壓器線(xiàn)圈參數(shù): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128972150
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