摘要：整流滤波电路是直流稳压电源设备中常用电路，其间滤波电容的规划选取，直接影响到纹波电压的巨细，联系到输出直流电压的质量。本文经过在设定条件下，根据整流滤波电路原理，论述了纹渡电压发生的进程，给出了一种滤波电容规划与选取核算方法，树立了电容选取的核算模型，描绘出了纹波电压、负载电阻与滤波电容之间联系曲线，并经过试验验证其科学性，有利于滤波电容的规划与选用。
关键词：整流电路；滤波电路；滤波电容；纹波电压
整流滤波电路是直流稳压电源设备原理电路的重要组成部分，具有把沟通电压转换成直流电压的功用效果。在整流滤波电路中有两部分电路组成，如图1所示：一是整流电路，其效果是把正弦波沟通电压(如市电220 V／50 Hz)转变成单向的脉动电压；二是滤波电路，是将单向脉动电压经过滤波构成直流电压。整流滤波电路输出的直流电压，是直流稳压电源设备完成稳压输出的条件。假如整流滤波电路输出的直流电压不能满意稳压电路输出的要求，将导致直流稳压电源设备不能稳压输出。所以，滤波电路的规划，特别是滤波电容的规划与选用显得愈加重要。
整流滤波用的电解电容的选取好像早有结论。即应根据答应的纹波电压来选取容值；关于有保持时间要求的体系，单相整流时一般取1～2μF／W。关于滤波电容C的选取，运用经历公式RC≥(3：5)T／2，并以为滤波电容C越大越好。试验证明这些说法，关于直流稳压电源设备中整流滤波电容的规划与选取是不科学的。因为，滤波电容的容量巨细直接影响整流滤波电路输出的纹波电压，应根据对纹波电压的要求及
其直流稳压电源设备输出直流电压目标进行详细的规划与选取。
在图1的滤波电路中，滤波电容C，具有隔直流、通沟通的效果，即滤波效果。把整流后的电压中屡次谐波滤除，输出“纯洁”的直流电压。因而，电容C的规划挑选，直接联系到滤波电路输出直流电压的质量。文中结合稳压电路的要求，针对整流滤波电路，就滤波电容C的规划与选取展开了剖析与研讨。
1 滤波电容的规划
整流滤波电路的原理如图1所示，主要有D1～D4二极管、滤波电容C和负载电阻RFZ组成。假如负载电阻RFZ等效为电源设备的稳压电路，就对滤波电路提出目标要求。在整流电路输出电压、功率确保的情况下，主要是对纹波电压的要求。纹波电压是指滤波电路、稳压电路输出直流电压含有的动摇电压，如图2所示。假如滤波电路输出的纹波电压过大，将导致稳压电路输出纹波电压增大，乃至难以稳压。纹波电压是由整流输出的单相脉动电压对滤波电容C的充电、放电进程发生的；在负载RFZ不变的条件下，电容C的巨细决议着纹波电压的凹凸。可见，电容C的规划，应根据纹波电压的要求来规划。
1．1 滤波电容充电、放电进程
针对图1滤波电路，用示波器测验的波形图剖析C的充电、放电进程更为直观。当K断开时，全波整流电路输出的电压波形，即为滤波电路的输入电压ui，如图2所示，是把输入的正弦波电压Ui(有效值)图2的①转变成频率为100 Hz的单向脉动电压，如图2的②。当K接通时，滤波电路输出的直流电压为U0，并叠加有纹波电压△U，如图2的③。假如图2中的②和③堆叠后，在示波器上就会呈现图2中的④波形图。从图2的④中就可剖分出电容C的充电与放电进程。
图2的④，为图1电路处于稳态时输出的Uc电压波形，△U是纹波电压．其起伏决议于C和负载RFZ的巨细。如图2所示，当处在0～t1，U0= Uc>ui，C处于放电进程，D1～D4均处于截止状况；在t1～t2，ui≥U0=Uc，C处于充电进程，D2、D3处于导通状况，D1、D4处于截止状况；在t2～t3，ui≤U0=Uc，C随ui规则放电，仍存在D2、D3处于导通状况，D1、D4处于截止状况；在t3～t4，uiU0=Uc，C处于放电进程，D1～D4处于截止状况。从t4后开端，其进程同t1～t4。能够看出从t1～t3期间，是电容C充电进程，纹波电压的改变规则和ui(ui=U0=Uc)相同；在t3～t4期间，Uc按指数规则下降，时间常数为τ=RFZC。
1．2 滤波电容的核算方法与模型
从电容C充放电进程能够看出，在t1～t2期间，是电容C充电进程，纹波电压△U的改变规则和ui根本相同。在t3～t4期间，纯粹是电容C放电进程。其核算模型为：
结合图1整流滤波电路，根据图2的④滤波电容充电、放电原理，运用(1)核算模型，对C的进行核算，其核算方法如下：
如图2的④波形，在t1～t2进程中，△U的改变规则和ui根本相同，契合正弦改变规则，其电容C充电两头的电压为：
因为Ui经全波整流后，变成了单相脉冲，频率为100 Hz，周期为T／2=0．01s(T=1／50)；如图2的④波形，纹波电压△U在t1～t4为一个波形周期，所以t1与t4时间的Uc值相同。
从波形中剖分出，在t2～t3期间内，对C的充电、放电进程一起进行，因为t3-t2小小于t4-t2，所以，可近似为t2～t4为放电进程，有模型(1)得到(5)：
1．3 滤波电容的仿真核算
设：Ui=15 V，f=50 Hz，ω=2πf。
运用Matlab运算东西，对联系式(7)和(8)进行运算，得到图3曲线。
当纹波电压△U一守时，即选定△U别离为Uc10％、Uc20％、Uc30％时，在别离取RFZ为不同值，得到一系列滤波电容C值，如图3①所示。
当滤波电容C一守时，即选定C别离为3 500μF、3 000μF、2 500μF，在别离取不同的，即不同的纹波电压参数，得到一系列负载RFZ的值，如图3②所示。
当负载功率一守时，即别离取RFZ为20 Ω、15 Ω、10 Ω，别离取不同的△U，即不同的纹波电压参数，相同得到一系列滤波电容C值，如图3③所示。
经过图3能够看出，在RFZ、C与△U之间，假如知道2个参数就能够查到第3个参数值。比方：△U为Uc的20％、RFZ为15 Ω时，从图3①中就能够查到C为2 300μF；假如RFZ为20 Ω、C为3 500μF时。从图3②中就能够查到△U为1．8 V；假如要求△U为1．5 V、选C为4 700 μF时，则Rvz在20 Ω左右。
2 滤波电容规划核算的试验验证
结合图1所示电路原理，依照图3查出的相关参数进行试验验证，以证明所树立模型的正确性。试验验证数据如表1所示。
可见，在选定的参数情况下，经过图3查找曲线相应参数值，进行电路试验验证，所得出的数据与之相符，阐明所树立的模型(8)与运算所绘出的滤波电容C、负载RFZ、△U三者联系曲线具有科学性性，能够进行整流滤波电路中C的规划与选取。
3 结束语
在电源设备的整流滤波电路中，滤波电容C的选取，一般根据输出直流电压、负载RFZ巨细及对纹波电压△U的要求进行规划的。本文根据整流滤波电路原理和滤波电容的效果，剖析了纹波电压发生的进程，阐明晰纹波电压△U与RFZ、C的联系，树立了Uc与RFZ、C和的模型，给出了相应联系曲线图；在输入电压Ui必定的条件下，能够查出与RFZ、C的值，并经过仿真核算和试验验证，证明晰上述树立的模型、仿真联系曲线的科学性，有利于在滤波电容C规划与选取。
