電容濾波原理詳解

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電容濾波原理詳解

1．電源適配器空載時的情況

當電路采用電容濾波，輸出端空載，如圖4(a)所示，設初始時電容電壓uC為零。接入電源適配器后，當u2在正半周時，通過D1、D3向電容器C充電；當在u2的負半周時，通過D2、D4向電容器C充電，充電時間常數為

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（a）電路圖（b）波形圖

圖4 空載時橋式整流電容濾波電路

式中包括變壓器副邊繞組的直流電阻和二極管的正向導通電阻。由于一般很小，電容器很快就充到交流電壓u2的最大值，如波形圖2（b）的時刻。此后，u2開始下降，由于電路輸出端沒接負載，電容器沒有放電回路，所以電容電壓值uC不變，此時，uC＞u2，二極管兩端承受反向電壓，處于截止狀態，電路的輸出電壓
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，電路輸出維持一個恒定值。實際上電路總要帶一定的負載，有負載的情況如下。

2．帶載時的情況

圖5給出了電容濾波電路在帶電阻負載后的工作情況。接通交流電源適配器后，二極管導通，整流電源適配器同時向電容充電和向負載提供電流,輸出電壓的波形是正弦形。在時刻，即達到u2 90°峰值時，u2開始以正弦規律下降，此時二極管是否關斷，取決于二極管承受的是正向電壓還是反向電壓。

先設達到90°后，二極管關斷，那么只有濾波電容以指數規律向負載放電，從而維持一定的負載電流。但是90°后指數規律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超過90°以后有一段時間二極管仍然承受正向電壓，二極管導通。隨著u2的下降，正弦波的下降速率越來越快，uC 的下降速率越來越慢。所以在超過90°后的某一點，例如圖5(b)中的t2時刻，二極管開始承受反向電壓，二極管關斷。此后只有電容器C向負載以指數規律放電的形式提供電流，直至下一個半周的正弦波來到，u2再次超過uC，如圖5(b)中的t3時刻，二極管重又導電。

以上過程電容器的放電時間常數為

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電容濾波一般負載電流較小，可以滿足td較大的條件，所以輸出電壓波形的放電段比較平緩，紋波較小，輸出脈動系數S小，輸出平均電壓UO(AV)大，具有較好的濾波特性。

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（a）電路圖（b）波形圖
圖5帶載時橋式整流濾波電路

以上濾波電路都有一個共性,那就是需要很大的電容容量才能滿足要求,這樣一來大容量電容在加電瞬間很有很大的短路電流,這個電流對整流二極管,變壓器沖擊很大,所以現在一般的做法是在整流前加一的功率型NTC熱敏電阻來維持平衡,因NTC熱敏電阻在常溫下電阻很大,加電后隨著溫度升高，電阻阻值迅速減小,這個電路叫軟起動電路。這種電路缺點是：斷電后，在熱時間常數內， NTC熱敏電阻沒有恢復到零功率電阻值，所以不宜頻繁的開啟。

為什么整流后加上濾波電容在不帶負載時電壓為何升高？這是因為加上濾波測得的電壓是含有脈動成分的峰值電壓，加上負載后就是平均值，計算：峰值電壓=1.414×理論輸出電壓

有源濾波-電子電路濾波

電阻濾波本身有很多矛盾,電感濾波成本又高,故一般線路常采用有源濾波電路,電路如圖6。它是由C1、R、C2組成的π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6可知，流過R的電流IR=IE／(1+β)=IRL／(1+β)。流過電阻R的電流僅為負載電流的1/(1+β)．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成分減小，輸出電壓和C2兩端的電壓基本相等，因此輸出電壓的脈動成分也得到了削減。

從RL負載電阻兩端看，基極回路的濾波元件R、C2折合到射極回路，相當于R減小了(1+β)倍，而C2增大了(1+β)倍。這樣所需的電容C2只是一般RCπ型濾波器所需電容的1／β，比如晶體管的直流放大系數β=50，如果用一般RCπ型濾波器所需電容容量為1000μF，如采用電子濾波器，那么電容只需要20μF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到同樣的濾波效果，因此被廣泛地用于一些小型電子設備的電源適配器之中。

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電容自諧振頻率表 2009-02-02 16:13

根據LC電路串聯諧振的原理，諧振點不僅與電感有關，還與電容值有關，電容越大，諧振點越低。許多人認為電容器的容值越大，濾波效果越好，這是一種誤解。電容越大對低頻干擾的旁路效果雖然好，但是由于電容在較低的頻率發生了諧振，阻抗開始隨頻率的升高而增加，因此對高頻噪聲的旁路效果變差。表1是不同容量瓷片電容器的自諧振頻率，電容的引線長度是1.6mm

LC電路串聯諧振的原理