【easySim设计大赛】整流电路滤波电容的选择

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lapeno|  楼主 | 2014-4-27 21:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、项目简介
在大多数电源电路中,整流电路后都要加接滤波电路,以减小整流电压的脉动程度,满足稳压电路的需要。在许多文献中,对于滤波电容C的选取,多是使用经验公式RC≥(3~5)T/2[1,2],并认为滤波电容C越大越好;在一些滤波电路的维修中,技术人员经常用比原电路容量大的电容来代替已坏掉的电容。实践证明,在很多情况下这样做是行不通的,电容的选取是否越大越好?电容的选择对前级器件及整体电源的性能有何影响?电容的选取是否有最佳值?本项目通过使用easySim在线设计工具进行仿真来探讨滤波电容的选择。

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lapeno|  楼主 | 2014-5-4 08:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 lapeno 于 2014-5-5 08:29 编辑

二、设计原理:
1. 原理图如下http://easysim.21ic.com/simulator#303
整流电路.jpg
输入为正弦波交流信号,经过整流桥(4个整流二极管1N4004)整流,再经过滤波电容到负载电阻。仿真过程可通过调节正弦波的电压和频率,滤波电容的大小,以及负载电阻的大小来测试出输出纹波的大小。


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lapeno|  楼主 | 2014-5-4 08:36 | 显示全部楼层
2. 元件参数。
  1).电压源采用交流电压源,波形为正弦波,频率为工频50HZ,幅值可调。
  2).整流二极管选用1N4004。1N4004参数如下,最大可重复峰值反向电压为400V,最大方均根电压为280V,最大整流电流为1A。
1N4004.PNG
3). 电容和负载电阻可调。


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lapeno|  楼主 | 2014-5-4 09:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 lapeno 于 2014-5-4 09:43 编辑

3. 整流原理
整流波形.jpg
如上图所示,a为全波整流波形,其中虚线波形是在为整流桥整流后的波形,实线波形为经过滤波电容后的波形,也就是负载两端的波形。
在t1时刻,当施加于桥式整流器的电压超过了先前电容器的电压时,整流二极管开始正向偏置,电流向负载供电并向滤波电容充电。在此期间(t1-t2),整流二极管输入电路,以及输入电容上流过一个大电流,电容C1将会充电到电源的峰值电压。
在t2时刻,外加电压下降,负载通过电容器和外电源供电,但外加电压下降的快,电容电压下降的慢,从而使电容电压即整流桥后的电压大于外加电压,整流二极管关断,输入电流为零。
在t2-t3时刻,完全由滤波电容向负载供电,电容两端电压下降的速度与电容的大小及负载的大小有关。
在t3时刻,经过全桥整流后的电压再次超过电容电压,此后重复以上过程。



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lapeno|  楼主 | 2014-5-5 08:26 | 显示全部楼层
4. 滤波原理
  假设交流电压的输出电阻为0,包括整流管压降为0,在导通期间,电容上电压与电源电压完全相同,在达到交流峰值时,电容的电流为0。此后电容供电,输出功率为Po,根据能量守恒定律,在半周期内输出能量Po/2f等于电容人谷点电压Umin充到峰值电压Up存储的能量。
3.jpg
4.jpg
6.jpg
5.jpg
a的值可参考下表。
8.jpg

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lapeno|  楼主 | 2014-5-5 08:27 | 显示全部楼层
5. 仿真结果
仿真结果.PNG

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