评元增民《模拟电子技术》系列01(zt)

半波整流
　　粗粗看了元增民《模拟电子技术》，说是错谬百出，可能夸张了，但几十处错误肯定是有的。诸如相量符号上面未加点、误将桥式整流标注为全波整流这样非常明显的错误，一个一个挑出来太繁琐，也没有什么意思。只把原理性的错误或者元增民自己所说的“重大原则性错误”拿出来和各位网友讨论讨论。
　　先讨论简单的。二极管电路应该比三极管简单。下图就是最简单的半波整流电路，复制自元增民书第10章10.1节图10.1.1，除电源和负载外，只有一支二极管，简单到不能再简单。可就是这么简单的电路，元增民教授却出了原理性的错误。
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　　图01
　　上图是元增民书原图复制。
　　元增民书第10章10.1节图10.1.1重绘于下图左边，仅变压器次级电压U2方向与原图相反，为上负下正，表示负半周期电压方向。
　　元增民书中说：“……二极管导通时电压被钳制在0.7V，管子不导通时负载电阻电流为0，二极管承受反压最大值等于被整流交流电压幅度 http://bbs.21ic.com/data/attachment/forum/month_1210/1210261720cd8f4465c7ed6754.gif ”(元增民书p.316)。
　　这段话没有错。
　　但下一节讲到电容滤波时，元增民书中说：“电容滤波时二极管反向承压情况与无滤波时相同”(元增民书p.320)。
　　这句话，对全波整流和桥式整流带电容滤波是正确的，但对半波整流电容滤波却是完全错误的。
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　　图02
　　上图右边是加上滤波电容的半波整流电路。图中可以看出，变压器次级负半周(次级上负下正，二极管不导通)电容两端电压仍为正半周充电后的极性，且该电容必须足够大，在半周期内电容器两端电压降低很少(这正是使用该电容之目的)。变压器次级两端电压与电容两端电压是同极性串联，二极管承受反向电压为次级两端电压与电容两端电压之和。极端情况下(负载电阻中电流非常小，电容足够大)，电容两端电压等于变压器次级电压峰值，对正弦交流来说，二极管承受反向电压为无滤波电容时的二倍，约为次级交流电压有效值的2.828倍。
　　所以，“电容滤波时二极管反向承压情况与无滤波时相同”这句话对半波整流完全错误。元增民原话如下图，自原书复制。

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　　图03
　　小功率工频变压器供电电路中半波整流极其少见，而且现在市场上的工频整流管耐压都够高，想找耐压100V的也买不到，因此计算错误也不会出问题。但小功率开关电源却常用半波整流。实际上，所有单端工作的开关电源都是半波整流(元增民书p.326图10.4.1就是一个例子)。低压输出的开关电源为提高效率，常采用萧特基二极管整流，而萧特基二极管耐压却不像普通硅整流二极管那么高。在半波整流输出的开关电源中按照元增民教授所说：“电容滤波时二极管反向承压情况与无滤波时相同”去计算就会出问题。

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　　图04
　　上图作为开关电源有错误，此处暂不论。但从此图可以看出，输出是半波整流。实际上，此处不适合采用全波或者桥式整流。
　　还应该注意，前面所说2.828倍是有条件的，条件就是变压器输出正弦交流电压。如果不是正弦交流，那么一般情况下2.828倍并不成立。
　　开关电源中变压器次级输出的并不是正弦交流电压，甚至次级电压正负幅值并不相等。元增民书中图10.4.1这种情况，变压器次级就不是正弦交流电压，而且正负幅值并不相等，二极管承受的反向电压也就不是有效值的2.828倍，具体多少，需要根据电压波形计算。这样的计算很可能超出了元增民教授的能力。但原则是一样的：二极管承受反向电压最大值等于次级负半周峰值加上电容两端电压。
　　还需要注意：对二极管承受反向电压的分析计算，仅用到了直流电路的分析计算方法，也就是说，对交流电路瞬时状态的分析计算与直流电路完全相同