電容濾波原理

    電容濾波原理 如下圖所示為電容濾波電路，濾波電容容量大，因此一般采用電解電容，在接線時要注意電解電容的正、負(fù)極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。 
    一、濾波原理 ★當(dāng)u2為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓uC時，二極管D1和D3管導(dǎo)通，D2和D4管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL，另一路對電容C充電。當(dāng)uC>u2，導(dǎo)致D1和D3管反向

    偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻RL放電，uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。  ★當(dāng)u2為負(fù)半周幅值變化到恰好大于uC時，D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，u2再次對C充電，uC上升到u2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時D2和D4變?yōu)榻刂梗珻對RL放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。 RL、C對充放電的影響電容充電時間常數(shù)為rDC，因?yàn)槎O管的rD很小，所以充電時間常數(shù)小，充電速度快； RLC為放電時間常數(shù)，因?yàn)镽L較大，放電時間常數(shù)遠(yuǎn)大于充電時間常數(shù)，因此，濾波效果取決于放電時間常數(shù)。 

    電容C愈大，負(fù)載電阻RL愈大，濾波后輸出電壓愈平滑，并且其平均值愈大，如右上圖所示。 

    二、輸出電壓平均值 經(jīng)分析推導(dǎo)得， ★當(dāng)負(fù)載開路，即 時，； ★當(dāng)RLC=(3~5)T/2時，可取得較好的濾波效果， ?？紤]電網(wǎng)電壓波動范圍為±10％，電容的耐壓值應(yīng)大于 。
    三、脈動系數(shù) 經(jīng)分析推導(dǎo)得， 上式計算出的脈動系數(shù)大于實(shí)際數(shù)值?！?br style="box-sizing: content-box; color: rgb(51, 51, 51); font-family: 'Helvetica Neue', Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 24px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);"/>    四、整流二極管的導(dǎo)通角 ★在未加濾波電容之前，整流電路中的二極管導(dǎo)通角θ為π。 ★加濾波電容后，只有當(dāng)電容充電時，二極管才導(dǎo)通，因此，每只二極管的導(dǎo)通角均小于π。 RLC的值愈大，濾波效果愈好，導(dǎo)通角θ將愈小。由于電容濾波后輸出平均電流增大，而二極管的導(dǎo)通角反而減小，所以整流二極管在短暫的時間內(nèi)將流過一個很大的沖擊電流為電容充電，如右圖所示，這對二極管的壽命很不利，所以必須選用較大容量的整流二極管，通常應(yīng)選擇其最大整流平均電流IF大于負(fù)載電流的2~3倍。
    五、電容濾波電路的輸出特性和濾波特性 輸出特性：當(dāng)濾波電容C選定后，輸出電壓平均值UO(AV)和輸出電流平均值IO(AV)的關(guān)系稱為輸出特性。濾波特性：脈動系數(shù)S和輸出電流平均值IO(AV)的關(guān)系稱為濾波特性。如圖所示，曲線表明，C愈大電路帶負(fù)載能力愈強(qiáng)，濾波效果愈好；IO(AV)愈大（即負(fù)載電阻RL愈?。?，UO(AV)愈低，S的值愈大。小結(jié)：電容濾波電路簡單，輸出電壓平均值高，適用于負(fù)載電流較小且其變化也較小的場合。 [例9.3.1]在如圖所示電路中，要求輸出電壓平均值UO(AV)=15V，負(fù)載電流平均值IL(AV)=100mA，UO(AV)≈1.2U2。試問： (1)濾波電容的大??； (2)考慮到電網(wǎng)電壓的波動范圍為±10％，濾波電容的耐壓值。 解：(1)根據(jù)UO(AV)≈1.2U2，可知C的取值滿足RLC=(3~5)T/2的條件。 電容的容量為 (2)變壓器副邊電壓的有效值為 電容的耐壓值為 實(shí)際可選取容量為300μF、耐壓為25V的電容做本電路的濾波電容。