濾波電容的作用

1、濾波電容的作用簡(jiǎn)單講是使濾波后輸出的電壓為穩(wěn)定的直流電壓，其工作原理是整流電壓高于電容電壓時(shí)電容充電，當(dāng)整流電壓低于電容電壓時(shí)電容放電，在充放電的過程中，使輸出電壓基本穩(wěn)定。整流電路是將交流電變成直流電的一種電路，但其輸出的直流電的脈動(dòng)成分較大，而一般電子設(shè)備所需直流電源的脈動(dòng)系數(shù)要求小于001故整流輸出的電壓必須采取一定的措施盡量降低輸出電壓中的脈動(dòng)成分，同時(shí)要盡量保存輸出電壓中的直流成分，使輸出電壓接近于較理想的直流電，這樣的電路就是直流電源中的濾波電路。常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型、LC濾波、LC型濾波和RC型濾波

2、等)。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱作電子濾波器。直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。脈動(dòng)系數(shù)(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值輸出電壓的直流分量半波整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為S=157，全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)SO67。對(duì)于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后，其脈動(dòng)系數(shù)S=1(4(RLCT-1)。(T為整流輸出的直流脈動(dòng)電壓的周期。)RC-型濾波電路，實(shí)質(zhì)上是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級(jí)RC濾波電路組成的。如圖1虛線 框即為加的一級(jí)RC濾波電路。若用S'表示C1兩端電壓的脈動(dòng)系數(shù)，則輸出電壓兩端的脈動(dòng)系數(shù)S=(1/C2R

3、')S'。由分析可知，在值一定的情況下，R愈大，C2愈大，則脈動(dòng)系數(shù)愈小，也就是濾波效果就越好。而R值增大時(shí)，電阻上的直流壓降會(huì)增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗；若增大C2的電容量，又會(huì)增大電容器的體積和重量，實(shí)現(xiàn)起來也不現(xiàn)實(shí)。為了解決這個(gè)矛盾，于是常常采用有源濾波電路，也被稱作電子濾波器。電路如圖2。它是由C1、R、C2組成的型RC濾波電路與有源器件-晶體管T組成的射極輸出器連接而成的電路。由圖2可知，流過R的電流IR=IE(1+)=IRL(1+)。流過電阻R的電流僅為負(fù)載電流的1/(1+)所以可以采用較大的R，與C2配合以獲得較好的濾波效果，以使C2兩端的電壓的脈動(dòng)成分

4、減小，輸出電壓和C2兩端的電壓基本相等，因此輸出電壓的脈動(dòng)成分也得到了削減。從RL負(fù)載電阻兩端看，基極回路的濾波元件R、C2折合到射極回路，相當(dāng)于R減小了(1+)倍，而C2增大了(1+)倍。這樣所需的電容C2只是一般RC型濾波器所需電容的1，比如晶體管的直流放大系數(shù)=50，如果用一般RC型濾波器所需電容容量為1000F，如采用電子濾波器，那么電容只需要20F就滿足要求了。采用此電路可以選擇較大的電阻和較小的電容而達(dá)到同樣的濾波效果，因此被廣泛地用于一些小型電子設(shè)備的電源之中當(dāng)u2為正半周并且數(shù)值大于電容兩端電壓uC時(shí)，二極管D1和D3管導(dǎo)通，D2和D4管截止，電流一路流經(jīng)負(fù)載電阻RL，另一路對(duì)電容C充電。當(dāng)uC>u2，導(dǎo)致D1和D3管反向偏置而截止，電容通過負(fù)載電阻RL放電，uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)u2為負(fù)半周幅值變化到恰好大于uC時(shí)，D2和D4因加正向電壓變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，u2再次對(duì)C充電，uC上升到u2的峰值后又開始下降；下降到一定數(shù)值時(shí)D2和D4變?yōu)榻刂?，C對(duì)RL放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降；放電到一定數(shù)值時(shí)D1和D3變?yōu)閷?dǎo)通，重復(fù)上述過程。RL、C對(duì)充放電的影響，電容充電時(shí)間常數(shù)為rDC，因?yàn)槎O管的rD很小，所以充電時(shí)間常數(shù)小，充電速度快；RLC為放電時(shí)間常數(shù)，因?yàn)镽L