电容滤波电路的设计与计算_第1页
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第三节滤波电路 整流电路输出的直流电压脉动较大 一般不能满足实际需要 必须用滤波电路滤除交流分量 得到平滑的直流电压 在小功率直流电源中 常用的滤波电路有电容滤波 型滤波和 滤波 一 电容滤波电路 一 电路组成及工作原理在整流电路输出端与负载之间并联一只大容量的电容 如图7 4a 即可构成最简单的电容滤波器 其工作原理是利用电容两端的电压在电路状态改变时不能跃变的特性 组成及工作原理 原理 加了一只电容后 二极管导通时 一方面给负载RL供电 一方面对电容C充电 在忽略二极管正向压降后 充电时 充电时间常数 充电 2RDC 其中RD为二极管的正向导通电阻 其值非常小 充电电压uC与上升的正弦电压u2一致 uo uC u2 当uC充到u2的最大值时 u2开始下降 且下降速率逐渐加快 当 u2 uC时 四个二极管均截止 电容C经负载RL放电 放电时间常数为 放电 RLC 故放电较慢 直到负半周 原理 在负半周 当 u2 uC时 另外二个二极管 VD2 VD4 导通 再次给电容C充电 当uC充到u2的最大值时 u2开始下降 且下降速率逐渐加快 当 u2 uC时 四个二极管再次截止 电容C经负载RL放电 重复上述过程 有电容滤波后 负载两端输出电压波形如图7 4b所示 二 负载上电压的计算 由上述讨论可见 电容放电时间常数为 放电 RLC 即输出电压的大小和脉动程度与负载电阻直接相关 若RL开路 即输出电流为零 电容C无放电通路 一直保持最大充电电压 若RL很小 放电时间常数很小 输出电压几乎与没有滤波时一样 计算公式 因此 电容滤波电路的输出电压在0 9U2 范围内波动 在工程上一般采用估算公式 半波 桥式 全波 三 元件选择 1 电容选择滤波电容C的大小取决于放电回路的时间常数 RLC愈大 输出电压脉动就愈小 通常取RLC为脉动电压中最低次谐波周期的倍 即 桥式 全波 半波 元件选择 2 整流二极管的选择正向平均电流为 半波 桥式 四 电容滤波的特点 电容滤波电路结构简单 输出电压高 脉动小 但在接通电源的瞬间 将产生很大的充电电流 这种电流称为 浪涌电流 同时 因负载电流太大 电容器放电的速度加快 会使负载电压变得不够平稳 所以电容滤波电路只使用于负载电流较小的场合 二 型RC复式滤波电路 由上述讨论可知 当RL比较小时 即使滤波电容容量很大 脉动系数仍比较大 为进一步减小脉动系数 通常采用如图7 5所示的 型RC滤波电路 滤波电路 型滤波电路可看成是一节电容滤波电路和一节 型RC滤波电路的串联
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