4.3.2 滤波电路
整流电路虽将交流电变为直流,但输出的却是脉动电压。这种大小变动的脉动电压,除了含有直流分量外,还含有不同频率的交流分量,这就远不能满足大多数电子设备对电源的要求。为了改善整流电压的脉动程度,提高其平滑性,在整流电路中都要加滤波器。下面介绍几种常用的滤波电路。
1.电容滤波电路
电容滤波电路是最简单的滤波器它是在整流电路的输出端与负载并联一个电容C而组成。如图4-15(a)所示。
电容滤波是通过电容器的充电、放电来滤掉交流分量的。图4-15(b)的波形图中虚线波形为半波整流的波形。并入电容C后,在v2>0时,D导通,电源在向RL供电的同时,又向C充电储能,由于充电时间常数很小(绕组电阻和二极管的正向电阻都很小),充电很快,输出电压vo随v2上升,当vC =后,v2开始下降v2 vC时C又被充电vo = v2又上升。直到v2
为了达到式(4-10)的取值关系,获得比较平直的输出电压,一般要求
式中T电源交流电压的周期。
此外,由于二极管的导通时间短(导通角小于1800),而电容的平均电流为零,可见二极管导通时的平均电流和负载的平均电流相等,因此二极管的电流峰值必然较大,产生电流冲击,容易使管子损坏。
具有电容滤波的整流电路中的二极管,其最高反向工作电压对半波和全波整流电路来说是不相等的。在半波整流电路中,要考虑到最严重的情况是输出端开路,电容器上充有V2m,而v2处在负半周的幅值时,这时二极管承受了2V2的反向工作电压。它与无滤波电容时相比,增大了一倍。
对于单相桥式整流电路而言,无论有无滤波电容,二极管的最高反向工作电压都是V2。
关于滤波电容值的选取应视负载电流的大小而定。一般在几十微法到几千微法,电容器耐压值应大于输出电压的最大值。通常采用极性电容器。