半波整流电路中的滤波电容计算

导读

半波整流电路的应用比较广泛，它可以将交流电压变换成直流电压，配合一颗容量大一点的滤波电容后可以输出较平稳的直流电压。那么这颗滤波电容究竟需要多大呢？有人说根据经验，需要用XXuF的电容。那么也会有人说我没有经验，需要焊接一块板子测量一下。可能还会有人说，现在电路可以仿真，我仿真一下就知道了。没错，通过以上的经验、实验或仿真，可以确定需要多大的电容，不过个人认为经验这种东西不一定每个人都有，特别是刚入门的新手，凑试法又比较费时费力，那么从懒人的角度来考虑是不是可以计算出来呢？因此分析如下：

图1是带滤波电容的半波整流电路，C就是现在需要讨论的滤波电容，R为负载，Vin为交流输入电压。图2为该电流的输入和输出电压，0 - t1时间段，二极管反向截止，电容C处于放电状态，因此放电期间，电容两端的电压为

（1）

式中，Vp为输入电压Vin的峰值，VD为二极管的前向导通电压。因此电容两端电压的纹波电压为

（2）

滤波电容值应为

（3）

式（3）中纹波电压Vr为设计目标值，t1为未知量。

图1 带滤波电容的半波整流电路

为了确定t1，从输入电压的角度来看，电容两端电压的纹波电压可近似为

（4）半波整流

（4）全波整流

式中，f为交流输入电压的频率，那么时间t1为

（5）半波整流

（5）全波整流

对于半波整流而言，ΔT半=T-t1,对于半波整流而言，ΔT全=T/2-t1，因此有ΔT=ΔT半 =ΔT全，即

图2 半波整流电路输入输出电压波形

将式（5）代入式（3），可得

（6）

式（6）就是半波整流电路中滤波电容值的计算公式。

因此，同理可以得出全波整流电路中滤波电容值的计算公式为

（7）