线性电源变压器中的纹波电流

对于线性电源及其输入电流（即在稳压器的输入侧），我有些困惑。

首先，这是一个测试电路：

$R_{bogus}$只是为了使LTspice满意（所有节点都需要接地）。
顺便说一句，我想我应该为高频噪声增加另一个输入上限-尽管这与这个问题几乎没有关系（无论如何，原理图只是一个非常粗糙的测试电路）。目标是0-12 V，最高2 A（不过1.5可能就足够了）。电压源为230$V_{rms}$ 因为这将继续运行，并且变压器设置为模拟〜15 V RMS，因此峰值约为21V。

问题是，取决于您的查看方式，电流尖峰太大或由于串联电阻而导致的电压降太高。或两者兼而有之。

此处，红色电压是稳压器的输入，绿色/蓝色是通过两个整流二极管的电流。请注意，由于串联电阻与5.5 A电流峰值相结合，电压如何降低很多（从15 Vrms-2个二极管压降）。
该图为最大输出电流（12 V / 6$\Omega$由于输出纹波，负载）= 1.87-1.99 A; 由于次级上的压降，输入电压太低而无法正常调节。
当然，平滑电容的峰值与二极管相似，但是幅度较小（〜1.8 A）。

变压器的次级会具有什么样的串联电阻？我正在寻找一个2x 10-15 V多抽头变压器，每个次级额定电流为2.2 A（总计66 VA）。该数据表列出了一些细节，但没有串联电阻。

假设1在次级串联电阻（如在上面的模拟）和0.11 ESR上平滑电解（一些球场附图我发现搜索时），我结束了类似上述情况。次级为时，输出在12V及更低电压下（目标电压）较好，但当然5+安培峰值仍保留在输入侧。$\Omega$$\Omega$$\Omega$

所以，最后，问题是：

• 我在与0.5大致正确在二次，或两倍更接近事实？我确实意识到变压器之间当然有所不同，但是我真的找不到任何数字，也没有什么可以衡量自己的……但是，在这种模拟中，一个可行，而另一个却不可行。$\Omega$
• 2 A电源的正常电流峰值为〜5-6 A，是否正常？平滑电容（〜2.4 A）也一样-顺便说一句，我认为这是电容器的“纹波电流”规格吗？
• 处理该变压器需要多少额定功率？我肯定不需要6安培的变压器来输出2 A直流电吗？电流RMS低于2.2 A，但这真的可以吗？

而且，尽管上面的回答几乎可以解决：

• 我真的应该期望负载有如此大的压降吗？如果峰值为5 A，次级为0.5-1，那么即使在桥式整流器之前，我显然也会损失多个电压，这会导致整个器件失效（大量输出纹波）。$\Omega$

短：在变压器:-)上串联一个1欧姆的电阻。

更长：

据我所知，“完美”的变压器和“完美”的电容器将具有无限的电流尖峰。

虽然实际结果会因变压器制造商的“精神和理念”而异，但实际经验是，通常会通过在变压器绕组馈入电容器中添加一个小的“导通角扩展电阻”来获得卓越的结果。从效率的角度来看，这与您可能期望的结果相反，并且在实践中通常不这样做。这种电阻的理论计算令人惊讶，但仿真会立即显示出这种效应。

假设负载下的平均DC电平为V峰值的0.7071（= sqrt（2）），则您有很大的裕量可以使用，并且可以使串联电阻有适度的下降。根据环境的不同，会有几种助燃效果。扩展导通角可以改善原本非常尖峰的负载的功率因数-但可能不足以满足或不满足正式的功率因数要求。有时更重要的是，扩展导通角会大大减少二极管上的峰值负载并减少EMC问题（即，减少电磁辐射辐射）-可能不是增加几欧姆串联电阻的直观效果。

让我们来看看一些数字：

您具有15 VAC二次电压，目标是12VDC在2A。
现在，假设在给定调节器3V的最小裕量的情况下，在过滤器盖上最小15VDC的最小电流是可以接受的。
Vpeak为15 x 1.414 = 21.2 V
负载功率为VI = 12 x 2 = 24瓦。
如果您能够对此进行足够好的滤波，以使电容上达到约20VDC，那么您将在稳压器中消耗Vdrop x I =（20-12）x 2 = 16瓦，并且“作为奖励”会在电容上产生大量纹波电流，但是纹波电压小。这似乎不是一个奇妙的主意:-)。

如果您可以将传导分布在整个电压周期的25％，则传导期间的平均电流将降低至4 x Iavg = 8A。

假设峰值为21V，则在约19V的变压器输出处发生25％的导通，而在15V以下时发生非常有用的50％的导通。参见下图。

这表明即使插入一个欧姆串联电阻也会产生很大的影响。如果25％传导所需的8A均值在1 ohm上下降，则8伏电压降将确保8A不会发生（因为21-8 = 13V，低于15V DC目标，这是基于）。

如果发生50％的传导，则在此期间的平均电流将为4A，并且平均跨1欧姆的压降将为4V，因此这可能是“大约正确的”，好像滤波器的上限约为15V时，您会得到（21-15）/ 1 =波形峰值处的6A峰值-且此时电容将“波纹化”电压，因此您将获得小于6A的电流）。等等。
是的，您可以分析得出结果。但是，只需在模拟器中放1欧姆，看看会发生什么。

这样可以将更多的纹波电压施加到电容器上，减少纹波电流，减小稳压器损耗，减小变压器损耗，减小二极管EMI。

串联电阻可能在变压器中，但随后会增加一个相对昂贵的组件内部的发热，而您宁愿尝试优化功率传输而不是热量损失。一个5瓦1欧姆的电阻在这里可能会正常工作。由于峰值，10W会更安全。例如4A at 50％= I ^ 2R x 50％= 15 = 6W x 0.4 = 8W BUT波形很复杂，因此需要计算实际的热量。

请注意，在许多情况下，两个电容器的纹波电流额定值优于总容量相同的单个电容器的纹波电流额定值。

在这种应用中，理所当然地使用105C（或更好）的盖子。2000小时以上是一个好主意。瓶盖寿命~~~ 2 ^（（额定触变）/ 10）x额定寿命

我是在正确的状态，次级是0.5Ω，还是真相的两倍？

正如罗素·麦克马洪（Russell McMahon）所指出的那样，“理想的”变压器（零电阻）和“完美的”整流器”以及“完美”的电容器将产生几乎无限的电流尖峰，从而导致不良的功率因数。

遗憾的是，真正的变压器在次级线圈上的电阻远远大于0.5Ω，从而导致更严重的下垂（但功率因数更高，电流尖峰问题更少）。

我真的应该期望负载有如此大的压降吗？

是。实际电源有“下降”现象。（在我们讨论其他地方 如何标注电源变压器？， 230V至12V降压变压器， 为什么变压器不受调控？， 更换电池使用交流适配器 ）。变压器的空载输出电压可以比额定输出电压高50％。与仿真中的变压器一样，在无负载条件下提供15 V电压的真实变压器可能仅被额定为“ 10 VAC”，因为这就是它在满负荷条件下可以输出的全部。

如果峰值为5 A，次级为0.5-1Ω，则即使在桥式整流器之前，我显然也会损失多个电压，这会导致整个器件失效（大量输出纹波）。

是。如果某些电路至少需要 12 VAC才能正常运行，并且您尝试使用仅在负载下可提供“ 10 VAC”额定值的变压器，则该变压器将无法工作-即使您测量出该变压器输出的是15 VAC空载。

可以工作的真实变压器-额定负载为“ 12 VAC”的变压器-无需使用10：1的比率绕组；它们可能具有9：1的比率来补偿下垂，因此在无负载时输出功率会明显高于 12 VAC，也许是13或18或20 VAC。

不同制造商生产的变压器在次级线圈上的电阻值差异很大。电阻极低的昂贵变压器具有非常接近“理想”绕组比，这是给定电压额定值所期望的。具有较高电阻的廉价变压器具有不同的绕组比，以补偿下垂并达到相同的（在负载下）额定电压。换句话说，在相同的绕组比下，电阻较高的变压器将在变压器上印刷较低的额定电压（在负载下）。

为了正确模拟变压器，必须同时调整电阻和绕组比，以便在额定负载下给出额定电压。

当我提到许多实际电源具有“线路滤波器” /“ 扼流线圈 ” /“ EMI抑制滤波器 ”，“ 功率因数校正电路 ”，还有一些具有“ 谷值填充电路 ” 时，我可能会有点偏离主题。。所有这些“额外”组件直接或间接减少了这些电流尖峰。

在单个电阻器Russell McMahon建议之后，第二个最简单的此类滤波器是单个电感器。您可能有兴趣尝试在整流器之后和电容器之前的“ hi”线中插入一个可能为100 uH的电感器。或者，可能将电感器放在C1和C2之间，从而从这3个组件中形成一个LC“ pi”滤波器。