电容滤波的工作原理

描述

整流后得到的单项脉动直流电含有脉动成分,不是稳定的直流电。滤波即过滤掉波形中变化较大的成分,今天先来介绍最简单的滤波——电容滤波,仿真原理图如下:

二极管

其中电容C称为滤波电容,通常选用容量较大的电解电容。

1. 仿真数据:

二极管

图中,蓝色-通道A为变压器二次侧电压波形,红色-通道B为负载电压波形

2. 工作原理:

设电容初始电压为0,接通电源,在u2(蓝色波形)的正半周,二极管D1、D4导通,电阻RL得电,同时电容C充电,由于二极管正向导通电阻小,所以充电时间常数很小,可认为u2=uC;

u2到达幅值U2m后开始下降,由于电容电压不能突变,使uC>u2,D1、D4受反向电压截止,电容C开始向负载RL放电,放电时间常数RLC较大,uC下降速度慢;当u2负半周电压绝对值|u2|=uC时,放电结束。

随后|u2|>uC,二极管D2、D3导通,电容又开始充电,这样反复充、放电,使输出电压的起伏明显减小,得到平滑波形(红色波形)。

3. 输入输出电压关系:

二极管二极管

二极管

其中,UL为负载端电压有效值,U2为变压器二次侧端电压有效值。

4. 电容与二极管的选择:

①放电回路的时间常数RLC越大,输出电压脉动越小,电压越高,为获得较平滑的电压,一般取

二极管

其中,T为交流电压u2的周期。

②由于流过二极管的电流为负载电流的一半,考虑电容滤波作用,使二极管导通时间变短,电流增大,所以二极管的最大整流电流按下式估算:

二极管

③二极管承受的最高反向电压仍为u2的最大值

二极管

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