电容滤波整流电路应用

纯电阻负载整流电路输出的是单向脉动直流电压，在实际应用时必须加接滤波电路，滤去输

出电流中的脉动分量，使输出尽量平滑。滤波电路按所采用的电抗元件可分为电感、电容滤波电路和元型滤波电路。电感型滤波多用于大功率三相整流装置中。单相整流电路中常用电容型滤波和π型滤波电路。

电容滤波整流电路是指用电容滤去单向脉动直流电压中的脉动分量，以输出平滑直流电压的整流电路。

电容型滤波整流电路如图1所示：

由图1可见，它是在负载电阻R_L两端并联一个电容量足够大的电容C构成。由于电容器是储能元件，它能使整流电路输出波形变得比较平滑。图1中实线所示的电压波形为加上滤波电容C时，负载R_L两端的电压波形。虚线部分为未加滤波电容C时，R_L两端的电压波形。当U2高于U1时、整流二极管导通，电容C处于充电状态。而当U2低于U1时，二极管截止，电容C通过负载R_L放电，把能量释放给负载。如此周∞而复始，在负载R_L上即可获得平滑的直流电压。

采用电容滤波后，二极管导通角减小，其输出电压将增高。在半波整流电路中，当R_LC≧（3~5）T（T是交流电压的周期）时，或者在全波整流电路中，当R_LC≧（3~5）T/2时，输出直流电压为U_L=（1~1.4)U2、R_LC值越大，U_L值越高，而且其脉动系数值也越小。当负载电阻R_L→∞时，U_L=√2U2。脉动系数M→0。

图1（a）所示电路中整流二极管所承受的反向电压最大值比无电容时大，其值等于√2U2 U_L。图1（b）（c）所示电路中加滤波电容器和不加滤波电容器时二极管所承受的最大反向电压值都相等 。

“整流电路”（rectifying circuit）是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。

整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压 。2100433B

滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。而且对于精密电路而言，往往这个时候会采用并联电容电路的组合方式来提高滤波电容的工作效果。

低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。滤波电容在开关电源中起著非常重要的作用，如何正确选择滤波电容，尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员十分关心的问题。

50赫兹工频电路中使用的普通电解电容器，其脉动电压频率仅为100赫兹，充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数，所需的电容量高达数十万微法，因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主，电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。而开关电源中的输出滤波电解电容器，其锯齿波电压频率高达数万赫兹，甚至是数十兆赫兹。这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗- 频率”特性。要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。

普通的低频电解电容器在万赫兹左右便开始呈现感性，无法满足开关电源的使用要求。而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子，正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极，负极铝片的两端也分别引出作为负极。电流从四端电容的一个正端流入，经过电容内部，再从另一个正端流向负载；从负载返回的电流也从电容的一个负端流入，再从另一个负端流向电源负端 。