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滤波电容原理

电容滤波电路,滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。  ---查看全文 >>

关键字:滤波电容 

滤波电容原理

滤波电容原理

      储能电容的安装数字电路的电源线与回流线(地线)之间总要连接很多的电容器通常称为滤波电容。

如下图所示为电容滤波电路,滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。

一、滤波原理

当u2正半周并且数值大于电容两端电压uC时,二极管D1和D3导通,D2和D4截止,电流一路流经负载电阻RL,另一路对电容C充电。当uC>u2,导致D1和D3管反向偏置而截止,电容通过负载电阻RL放电,uC按指数规律缓慢下降。

如下图所示为电容滤波电路,滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。

一、滤波原理

当u2正半周并且数值大于电容两端电压uC时,二极管D1和D3导通,D2和D4截止,电流一路流经负载电阻RL,另一路对电容C充电。当uC>u2,导致D1和D3管反向偏置而截止,电容通过负载电阻RL放电,uC按指数规律缓慢下降。

       如下图所示为电容滤波电路,滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。

一、滤波原理

★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时,二极管D1和D3管导通,D2和D4管截止,电流一路流经负载电阻RL,另一路对电容C充电。当uC>u2,导致D1和D3管反向偏置而截止,电容通过负载电阻RL放电,uC按指数规律缓慢下降。

滤波电容原理
 

★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时,D2和D4因加正向电压变为导通状态,u2再次对C充电,uC上升到u2的峰值后又开始下降;下降到一定数值时D2和D4变为截止,C对RL放电,uC按指数规律下降;放电到一定数值时D1和D3变为导通,重复上述过程。

RL、C对充放电的影响
电容充电时间常数为rDC,因为二极管的rD很小,所以充电时间常数小,充电速度快;
RLC为放电时间常数,因为RL较大,放电时间常数远大于充电时间常数,因此,滤波效果取决于放电时间常数。

滤波电容原理
 

电容C愈大,负载电阻RL愈大,滤波后输出电压愈平滑,并且其平均值愈大,如右上图所示。

二、输出电压平均值

经分析推导得,
★当负载开路,即 时,;
★当RLC=(3~5)T/2时,可取得较好的滤波效果, 。考虑电网电压波动范围为±10%,电容的耐压值应大于 。

 三、整流二极管的导通角

★在未加滤波电容之前,整流电路中的二极管导通角θ为π。

★加滤波电容后,只有当电容充电时,二极管才导通,因此,每只二极管的导通角均小于π。

RLC的值愈大,滤波效果愈好,导通角θ将愈小。由于电容滤波后输出平均电流增大,而二极管的导通角反而减小,所以整流二极管在短暂的时间内将流过一个很大的冲击电流为电容充电,如右图所示,这对二极管的寿命很不利,所以必须选用较大容量的整流二极管,通常应选择其最大整流平均电流IF大于负载电流的2~3倍。

五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性

输出特性:当滤波电容C选定后,输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IO(AV)的关系称为输出特性。

滤波特性:脉动系数S和输出电流平均值IO(AV)的关系称为滤波特性。如图所示,曲线表明,C愈大电路带负载能力愈强,滤波效果愈好;IO(AV)愈大(即负载电阻RL愈小),UO(AV)愈低,S的值愈大。

小结:电容滤波电路简单,输出电压平均值高,适用于负载电流较小且其变化也较小的场合。

[例9.3.1]在如图所示电路中,要求输出电压平均值UO(AV)=15V,负载电流平均值IL(AV)=100mA,UO(AV)≈1.2U2。试问:

(1)滤波电容的大小;

(2)考虑到电网电压的波动范围为±10%,滤波电容的耐压值。

 

解:(1)根据UO(AV)≈1.2U2,可知C的取值满足RLC=(3~5)T/2的条件。
电容的容量为

实际可选取容量为300μF、耐压为25V的电容做本电路的滤波电容。

  • 滤波电容的分类

    • 一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容(这里的高频是相对而言):
      (1)低频滤波电容主要用于是电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz。
      (2)高频滤波电容主要工作在整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。
      当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂。

滤波电容原理














 

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