电容滤波电路
发布时间:2011/11/7 9:43:52 访问次数:6113
电容滤波电路是最简单的一种滤波电路,其在整流电路的输出端(即负载RL两端)并联一个电容C,C容量较大,一般采用电解电容。图5 -10是接有电容C的单相半波鏊流滤波电路。
1.滤波原理
设电容初始电压uc为O,且ωt=0时接通电源, UAF42AP由于二极管D是理想的,则U2通过RL和D向电容C充电,且充电电压uc与u2的变化趋势一致,即当u2达到最大值时,uc也达到最大值;当u2按正弦规律从最大值开始下降且达到u2<uc时,二极管D因承受反向偏压而截止,电容C通过负载RL放电,放电快慢取决于τ=RLC。当u2上升到再次满足u2>uc.时,二极管D再次导通,对电容C进行充电,依次重复前述过程,其波形图如图5 -11所示。因为输出电压u0等于电容两端电压uc,可见此时输出电压uo的脉动相对较小,且输出电压的平均值较高,但此时二极管D上所承受的反向电压的最大值为UDRM=2/2U2。
电容滤波电路常采用桥式整流滤波电路,其结构如图5 -12所示。
设ωt=0时接通电源,且此时电容C已经有一定电压uc。
在U2的正半周,显然只有当U2上升到U2>UC时,二极管D1、D3导通,U2对电容C进行充电,在负载RL中形成电流。uc=uo。,且在很短的时间内使uc=U2m。由于U2上升到峰值后开始下降,当U2 <UC时,电容C通过负载RL放电,使D1、D3因承受反向偏压而截止。由于放电时间常数τd =RLC较大,当ωt=π时,u2=0,uc仍在缓慢下降。在U2的负半周,当|U2|<|UC|时,电容C通过RL继续放电;当|U2|≥uc时,二极管D2、D4导通,再次通过电容C进行充电,且uc很快又达到U2的最大值,然后u2又从峰值下降,C通过RL放电重复前述过程。
uc、uo的波形如图5-13所示。显然uc=uo的脉动情况比不接电容C以前有明显的改善,当放电时间常数τd =RLC增加时,tl点右移,t2点左移,二极管导通时间缩短,导通角减小,见曲线3;反之,RLC减少时,导通角增加。也就是说,当RL。很小时,电容滤波的效果不好,见滤波曲线2。反之,当RL很大时,尽管C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果也很好,见滤波曲线3。因此,电容滤波适合输出电流较小的场合。
由于电容上的电压不能突变,所以在二极管导通的时间段内,由于整流电路的内阻很小,二极管会通过很大的整流电流,且导通时间越短,冲击越大,因此在选择整流二极管时,最大整流电流IFM要留有充分的余地,通常要应为无滤波电容时的2~3倍。但若电流过大,如2A以上,一般选管比较困难,只有采取电感滤波电路了。
通过以上分析可知,在桥式整流电容滤波电路中,流过变压器二次绕组的电流是非正弦波,其有效值一般可按下面的公式进行估算,即 I2一(1.5~2)I。
2.电容元件的选择
电容滤波的计算比较复杂,因为决定输出电压的因素较多。为了获得良好的滤波效果,一种是根据工程要求放电时间常数 τd=RLC-(3~5)T/2
式中,T是交流电源的周期。滤波电容一般根据上式进行选择,此时 Uo=(1.1~1.2)U2
另一种用用锯齿波近似表示,即 Uo=2U2(1-T/4RLC)
3.外特性
整流滤波电路中负载直流电压随负载电流之间的变化关系称为输出特性或外特性,即Uo=f(Io)。以桥式为例,该曲线如图5-14所示。
显然C值一定,当RL=∞,即空载时,Uo=2 U2;当C=0,即无电容时,Uo=0.9U2。在整流电路的内阻不太大(几欧)和放电时间常数满足 RLC=(3~5)T/2时,电容滤波电路的负载电压Uo和U2的关系为Uo=(1.1-1.2)U2.
电容滤波电路是最简单的一种滤波电路,其在整流电路的输出端(即负载RL两端)并联一个电容C,C容量较大,一般采用电解电容。图5 -10是接有电容C的单相半波鏊流滤波电路。
1.滤波原理
设电容初始电压uc为O,且ωt=0时接通电源, UAF42AP由于二极管D是理想的,则U2通过RL和D向电容C充电,且充电电压uc与u2的变化趋势一致,即当u2达到最大值时,uc也达到最大值;当u2按正弦规律从最大值开始下降且达到u2<uc时,二极管D因承受反向偏压而截止,电容C通过负载RL放电,放电快慢取决于τ=RLC。当u2上升到再次满足u2>uc.时,二极管D再次导通,对电容C进行充电,依次重复前述过程,其波形图如图5 -11所示。因为输出电压u0等于电容两端电压uc,可见此时输出电压uo的脉动相对较小,且输出电压的平均值较高,但此时二极管D上所承受的反向电压的最大值为UDRM=2/2U2。
电容滤波电路常采用桥式整流滤波电路,其结构如图5 -12所示。
设ωt=0时接通电源,且此时电容C已经有一定电压uc。
在U2的正半周,显然只有当U2上升到U2>UC时,二极管D1、D3导通,U2对电容C进行充电,在负载RL中形成电流。uc=uo。,且在很短的时间内使uc=U2m。由于U2上升到峰值后开始下降,当U2 <UC时,电容C通过负载RL放电,使D1、D3因承受反向偏压而截止。由于放电时间常数τd =RLC较大,当ωt=π时,u2=0,uc仍在缓慢下降。在U2的负半周,当|U2|<|UC|时,电容C通过RL继续放电;当|U2|≥uc时,二极管D2、D4导通,再次通过电容C进行充电,且uc很快又达到U2的最大值,然后u2又从峰值下降,C通过RL放电重复前述过程。
uc、uo的波形如图5-13所示。显然uc=uo的脉动情况比不接电容C以前有明显的改善,当放电时间常数τd =RLC增加时,tl点右移,t2点左移,二极管导通时间缩短,导通角减小,见曲线3;反之,RLC减少时,导通角增加。也就是说,当RL。很小时,电容滤波的效果不好,见滤波曲线2。反之,当RL很大时,尽管C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果也很好,见滤波曲线3。因此,电容滤波适合输出电流较小的场合。
由于电容上的电压不能突变,所以在二极管导通的时间段内,由于整流电路的内阻很小,二极管会通过很大的整流电流,且导通时间越短,冲击越大,因此在选择整流二极管时,最大整流电流IFM要留有充分的余地,通常要应为无滤波电容时的2~3倍。但若电流过大,如2A以上,一般选管比较困难,只有采取电感滤波电路了。
通过以上分析可知,在桥式整流电容滤波电路中,流过变压器二次绕组的电流是非正弦波,其有效值一般可按下面的公式进行估算,即 I2一(1.5~2)I。
2.电容元件的选择
电容滤波的计算比较复杂,因为决定输出电压的因素较多。为了获得良好的滤波效果,一种是根据工程要求放电时间常数 τd=RLC-(3~5)T/2
式中,T是交流电源的周期。滤波电容一般根据上式进行选择,此时 Uo=(1.1~1.2)U2
另一种用用锯齿波近似表示,即 Uo=2U2(1-T/4RLC)
3.外特性
整流滤波电路中负载直流电压随负载电流之间的变化关系称为输出特性或外特性,即Uo=f(Io)。以桥式为例,该曲线如图5-14所示。
显然C值一定,当RL=∞,即空载时,Uo=2 U2;当C=0,即无电容时,Uo=0.9U2。在整流电路的内阻不太大(几欧)和放电时间常数满足 RLC=(3~5)T/2时,电容滤波电路的负载电压Uo和U2的关系为Uo=(1.1-1.2)U2.
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