6.1.1 单相半波整流电源与偏磁现象
图6.1所示为最简单的整流电路——单相半波整流电路。该电路在真空管的时代由于简单而被使用，今天除了特殊情况外几乎不再使用。该电路存在称为偏磁的典型缺点，为了解释这个概念以及便于说明，假设为理想变压器，其匝数比为1∶1，同时忽略励磁电流。变压器（很多时候也称为transformer）电源侧的电感ls和Rs分别是变压器绕组的漏感和电阻的等效表示[2]。当负载电路的入口处连接滤波电容器时，电路会表现出特殊的动作，所以特别称之为电容输入型整流电路。
图6.1 电容输入型单相半波整流电路（典型非对称整流电路）(https://www.daowen.com)
根据图6.1b来说明电路工作过程。正弦波的负半周被二极管切掉的波形电压e∗dc输出到电容器（在实际电路的任何一点都无法观测到该电压，这主要是出于说明方便而进行的表示）。只有e∗dc高于电容电压ec时才有电流流动，由交流电源通过ls和Rs给电容充电[3]。于是电流变为图中idc所示尖顶形的波形，它的平均值为电流值Idc并以直流的形式流过变压器的二次绕组，与idc相对应的等安匝数的电流（其定义参考4.6.3节）会在变压器的一次绕组中流动，但直流分量被阻断。因此一次绕组的电流变为图中的iac，iac是以idc为基础的，只是偏移了直流电流分量Idc。虽然没有将电源电压eac对应的励磁电流表示在图中，但在绕组里存在直流电流会造成变压器磁心饱和的大问题。
下面考察上述工作过程中变压器铁心的磁通。图6.2所示为对应铁心B-H曲线的磁通密度和励磁电流的变化[4]。首先在变压器正常工作时，理想的磁通密度和励磁电流的变化对应于交流电压作用产生的交变磁通。如果负载电流在二次回路中流动，则必定有相对应的等安匝数电流在一次绕组里流动，使磁通密度不变。虽有负载电流，磁通也不存在偏移。但是，像上述的电容输入型整流电路中，带有直流成分Idc的电流流过时，由于Idc的磁通不交变，而无法消除磁通密度的偏差，所以直流偏磁残留在铁心中。因此，交流磁通的工作点发生偏移，使得铁心磁性的设计裕量不足，正如图6.2所示的那样，由于铁心的非线性，细微的工作点偏移会导致过大的励磁电流流动，从而导致变压器过热。因此，对于交流电路，原则上不能采用像本电路那样的非对称整流电路。
图6.2 单相半波整流电路的偏磁现象说明