電容濾波整流電路應(yīng)用

純電阻負(fù)載整流電路輸出的是單向脈動(dòng)直流電壓，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須加接濾波電路，濾去輸

出電流中的脈動(dòng)分量，使輸出盡量平滑。濾波電路按所采用的電抗元件可分為電感、電容濾波電路和元型濾波電路。電感型濾波多用于大功率三相整流裝置中。單相整流電路中常用電容型濾波和π型濾波電路。

電容濾波整流電路是指用電容濾去單向脈動(dòng)直流電壓中的脈動(dòng)分量，以輸出平滑直流電壓的整流電路。

電容型濾波整流電路如圖1所示：

由圖1可見，它是在負(fù)載電阻R_L兩端并聯(lián)一個(gè)電容量足夠大的電容C構(gòu)成。由于電容器是儲(chǔ)能元件，它能使整流電路輸出波形變得比較平滑。圖1中實(shí)線所示的電壓波形為加上濾波電容C時(shí)，負(fù)載R_L兩端的電壓波形。虛線部分為未加濾波電容C時(shí)，R_L兩端的電壓波形。當(dāng)U2高于U1時(shí)、整流二極管導(dǎo)通，電容C處于充電狀態(tài)。而當(dāng)U2低于U1時(shí)，二極管截止，電容C通過(guò)負(fù)載R_L放電，把能量釋放給負(fù)載。如此周∞而復(fù)始，在負(fù)載R_L上即可獲得平滑的直流電壓。

采用電容濾波后，二極管導(dǎo)通角減小，其輸出電壓將增高。在半波整流電路中，當(dāng)R_LC≧（3~5）T（T是交流電壓的周期）時(shí)，或者在全波整流電路中，當(dāng)R_LC≧（3~5）T/2時(shí)，輸出直流電壓為U_L=（1~1.4)U2、R_LC值越大，U_L值越高，而且其脈動(dòng)系數(shù)值也越小。當(dāng)負(fù)載電阻R_L→∞時(shí)，U_L=√2U2。脈動(dòng)系數(shù)M→0。

圖1（a）所示電路中整流二極管所承受的反向電壓最大值比無(wú)電容時(shí)大，其值等于√2U2 U_L。圖1（b）（c）所示電路中加濾波電容器和不加濾波電容器時(shí)二極管所承受的最大反向電壓值都相等 。

“整流電路”（rectifying circuit）是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。

整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過(guò)程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過(guò)整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習(xí)慣上稱單向脈動(dòng)性直流電壓 。2100433B

濾波電容用在電源整流電路中，用來(lái)濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。而且對(duì)于精密電路而言，往往這個(gè)時(shí)候會(huì)采用并聯(lián)電容電路的組合方式來(lái)提高濾波電容的工作效果。

低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流后的濾波，其工作頻率與市電一致為50Hz；而高頻濾波電容主要工作在開關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千Hz到幾萬(wàn)Hz。濾波電容在開關(guān)電源中起著非常重要的作用，如何正確選擇濾波電容，尤其是輸出濾波電容的選擇則是每個(gè)工程技術(shù)人員十分關(guān)心的問(wèn)題。

50赫茲工頻電路中使用的普通電解電容器，其脈動(dòng)電壓頻率僅為100赫茲，充放電時(shí)間是毫秒數(shù)量級(jí)。為獲得更小的脈動(dòng)系數(shù)，所需的電容量高達(dá)數(shù)十萬(wàn)微法，因此普通低頻鋁電解電容器的目標(biāo)是以提高電容量為主，電容器的電容量、損耗角正切值以及漏電流是鑒別其優(yōu)劣的主要參數(shù)。而開關(guān)電源中的輸出濾波電解電容器，其鋸齒波電壓頻率高達(dá)數(shù)萬(wàn)赫茲，甚至是數(shù)十兆赫茲。這時(shí)電容量并不是其主要指標(biāo)，衡量高頻鋁電解電容優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是“阻抗- 頻率”特性。要求在開關(guān)電源的工作頻率內(nèi)要有較低的等效阻抗，同時(shí)對(duì)于半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的高頻尖峰信號(hào)具有良好的濾波作用。

普通的低頻電解電容器在萬(wàn)赫茲左右便開始呈現(xiàn)感性，無(wú)法滿足開關(guān)電源的使用要求。而開關(guān)電源專用的高頻鋁電解電容器有四個(gè)端子，正極鋁片的兩端分別引出作為電容器的正極，負(fù)極鋁片的兩端也分別引出作為負(fù)極。電流從四端電容的一個(gè)正端流入，經(jīng)過(guò)電容內(nèi)部，再?gòu)牧硪粋€(gè)正端流向負(fù)載；從負(fù)載返回的電流也從電容的一個(gè)負(fù)端流入，再?gòu)牧硪粋€(gè)負(fù)端流向電源負(fù)端 。