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载电阻串联,起到平滑输出电压的作用

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:虽然前述整流电路的输出电压方向不变,但仍然是大小变化的脉动电压,含有较大的交流成分.在某些设备,如蓄电池充电、电镀中,可以直接应用,但对许多要求较高的直流用电装置,则不能满足要求.为获得平滑的输出电压,需滤去其中的交流成分,保留直流成分,此即为滤波.常用的滤波元件有电容和电感,滤波电路有电容滤波、电感滤波及π型滤波等,其中以电容滤波最为常见.图6-5(a)所示为半波整流电容滤波电路,滤波电容C与负

载电阻串联,起到平滑输出电压的作用

虽然前述整流电路的输出电压方向不变,但仍然是大小变化的脉动电压,含有较大的交流成分.在某些设备,如蓄电池充电、电镀中,可以直接应用,但对许多要求较高的直流用电装置,则不能满足要求.为获得平滑的输出电压,需滤去其中的交流成分,保留直流成分,此即为滤波.常用的滤波元件有电容和电感,滤波电路有电容滤波、电感滤波及π型滤波等,其中以电容滤波最为常见.

图6-5(a)所示为半波整流电容滤波电路,滤波电容C与负载并联.图6-5(b)为其工作波形.

图6-5 单相半波整流电容滤波电路及波形

设电容的初始电压为零,接通电源时,u2由零开始上升,二极管导通,电容被充电,若忽略二极管导通压降,则uC=uo≈u2,uo随电源电压u2同步上升.由于充电时间常数很小,所以充电很快.当ωt=时,uo=uC=U2.之后u2开始下降,其值小于电容电压.此时,二极管V截止,电容C经负载RL放电,uC开始下降,由于放电时间常数很大,放电速度很慢,可持续到第二个周期的正半周来到时.当u2>uC时,二极管又因正偏而导通,电容器C再次被充电,重复第一周期的过程.

桥式整流电容滤波电路与半波整流电容滤波电路的工作原理一样,不同之处在于,在u2的一个周期里,电路中总有二极管导通,电容C经历两次充放电过程,因此输出电压更加平滑.其原理电路和工作波形分别如图6-6(a)、(b)所示.

图6-6 桥式整流电容滤波电路及波形

电容C放电的快慢取决于时间常数(τ=RL C)的大小,时间常数越大,电容C放电越慢,输出电压的波形就越平坦.为了获得较平滑的输出电压,选择电容时一般要求

式中T为交流电压的周期.

此外,当负载开路时,电容承受u2峰值电压,因此电容的耐压值取1.5U2~2U2.

电容滤波后输出电压的平均值一般按以下经验公式估算:

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滤波电容C一般选择容量较大的电解电容器,使用时应注意它的极性,如果接反会造成损坏.加入滤波电容以后,二极管导通时间缩短,且在短时间内承受较大的冲击电流.为了保证二极管的安全,选择二极管时应放宽容量.电容滤波电路简单,输出电压较高,输出脉动较小.这种电路用于要求输出电压较高、小负载且变动不大的场合.

例6-2 设计一单相桥式整流、电容滤波电路,要求输出电压Uo=48 V.已知负载电阻RL=100Ω,电源频率为50 Hz,试选择整流二极管和滤波电容器.

解 (1)流过整流二极管的平均电流为

变压器副边电压有效值

整流二极管承受的最高反向电压为

因此可选择2CZ11B型整流二极管,其最大整流电流为1 A,最高反向工作电压为200 V.

电容的耐压值为

应选用500μF/100 V的电解电容.

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