整流后得到的單項(xiàng)脈動(dòng)直流電含有脈動(dòng)成分,不是穩(wěn)定的直流電。濾波即過(guò)濾掉波形中變化較大的成分,今天先來(lái)介紹最簡(jiǎn)單的濾波——電容濾波,仿真原理圖如下:
其中電容C稱(chēng)為濾波電容,通常選用容量較大的電解電容。
1. 仿真數(shù)據(jù):
圖中,藍(lán)色-通道A為變壓器二次側(cè)電壓波形,紅色-通道B為負(fù)載電壓波形
2. 工作原理:
設(shè)電容初始電壓為0,接通電源,在u2(藍(lán)色波形)的正半周,二極管D1、D4導(dǎo)通,電阻RL得電,同時(shí)電容C充電,由于二極管正向?qū)娮栊。猿潆姇r(shí)間常數(shù)很小,可認(rèn)為u2=uC;
u2到達(dá)幅值U2m后開(kāi)始下降,由于電容電壓不能突變,使uC>u2,D1、D4受反向電壓截止,電容C開(kāi)始向負(fù)載RL放電,放電時(shí)間常數(shù)RLC較大,uC下降速度慢;當(dāng)u2負(fù)半周電壓絕對(duì)值|u2|=uC時(shí),放電結(jié)束。
隨后|u2|>uC,二極管D2、D3導(dǎo)通,電容又開(kāi)始充電,這樣反復(fù)充、放電,使輸出電壓的起伏明顯減小,得到平滑波形(紅色波形)。
3. 輸入輸出電壓關(guān)系:
其中,UL為負(fù)載端電壓有效值,U2為變壓器二次側(cè)端電壓有效值。
4. 電容與二極管的選擇:
①放電回路的時(shí)間常數(shù)RLC越大,輸出電壓脈動(dòng)越小,電壓越高,為獲得較平滑的電壓,一般取
其中,T為交流電壓u2的周期。
②由于流過(guò)二極管的電流為負(fù)載電流的一半,考慮電容濾波作用,使二極管導(dǎo)通時(shí)間變短,電流增大,所以二極管的最大整流電流按下式估算:
③二極管承受的最高反向電壓仍為u2的最大值
。
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