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电容为什么能滤波?到底是什么原理?

发布时间:2019-11-05

【导读】电容器在电子电路中几乎是不可缺少的储能元件,它具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性。广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。熟悉电容器在不同电路中的名称意义,有助于我们读懂电子电路图。

电容器在电子电路中几乎是不可缺少的储能元件,它具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性。广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。熟悉电容器在不同电路中的名称意义,有助于我们读懂电子电路图。
 
电容器的特点就是:对直流电表现出的阻抗极大,相当于不通。对交流电,频率越高阻抗越小。利用电容器的这个特点,我们就可以把混杂在直流电里的交流成分过滤出来,所以叫“滤波”。经过滤波,交流成分都经过电容器回到电源去了,电容器两侧剩下的就是没有波动的纯直流电了。利用同样的原理,我们可以通过电容器筛选出交流信号,把直流成分去掉,这一作用被称为“耦合”。还可以利用电容器和电阻构成充放电时间电路,还可以利用电容器和电感组成谐振电路,等等。
 
滤波电容:接在直流电源的正、负极之间,以滤除直流电源中不需要的交流成分,使直流电变平滑。一般采用大容量的电解电容器或钽电容,也可以在电路中同时并接其他类型的小容量电容以滤除高频交流电。
 
电容为什么能滤波?到底是什么原理?
交流电经过整流后输出的直流电并不稳定,任然存在较大的脉动电压,这种不平稳的直流电会造成元件的使用寿命。大多数电子设备都是依赖平稳的直流电,因此需要在整流电路之后还需加滤波电路,来过滤掉不平稳直流电中的交流成分,最终才能得到较平滑的直流输出电压。
电容为什么能滤波?到底是什么原理?
 
滤波就离不开电容或电感,因为它们都有能量存储功能,滤波就是利用它们这种功能来实现的。
 
电容为什么能滤波?到底是什么原理?
 
如图a,当u2电压为正半周期时,二极管V导通。此时,u2不仅对负载RL供电,还对电容C充电。二极管的压降很小,可以忽略不计再进行分析。因为电容电压UC是紧跟着u2电压以正弦规律升之u2的最大值,然后u2又继续以正弦规律下降。由于电容C一直在充电,当u2继续以正弦规律下降时,此时电容C的电压UC值大于u2,即UC>u2。此刻二极管V不在是导通状态,而是截止状态了。二极管V截止,RL的电源不在是u2提供,而是来自电容C放电。电容对负载RL以指数规律进行放电。当UC放电的电压小于u2,二极管V又导通,电容又开始充电。就这样循环下去,电容C周而复始的进行着充电和放电两个过程,使输出脉动电压减小。
 
上面说到电容的放电,电容的放电快与慢跟时间系数有关,时间系数等于RL×C。时间系数越大,说明电容放电时间就越久,那么输出电压就越平稳,从而平均值也越高了。想获得输出平稳电压,在负载唯一的情况下,从电容入手。选择体积小且容量大的电容,这样时间系数增大,那么输出电压就平稳了。
 
 
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