【easySim设计大赛】整流电路滤波电容的选择

只看该作者 · 2014-4-27 21:55

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。

只看该作者 · 2014-5-4 08:26

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

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。

只看该作者 · 2014-5-4 08:36

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。

3). 电容和负载电阻可调。

只看该作者 · 2014-5-4 09:17

本帖最后由 lapeno 于 2014-5-4 09:43 编辑

3. 整流原理

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。

只看该作者 · 2014-5-5 08:26

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。

a的值可参考下表。

只看该作者 · 2014-5-5 08:27

5. 仿真结果

【easySim设计大赛】整流电路滤波电容的选择

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