滤波电路作用:单相桥式电容滤波电路

滤波电路作用是滤去整流输出中的脉动电压（又称纹波电压），一般由电抗（电容C、电感L）元件组成。即利用电抗元件的储能功能，当电源电压升高时，电抗元件将能量存储起来，而当电源电压降低时，又将能量释放出来，从而使输出电压比较平滑，实现“滤波”。

常用的滤波电路有：电容滤波电路、电感电容滤波电路和π型滤波电路，如图6.14 所示。下面重点介绍电容滤波电路，电路如图6.15 所示。

图6.14　滤波电路图

图6.15　单相桥式整流电容滤波电路

1.单相桥式电容滤波电路工作原理

单相桥式电容滤波电路如图6.15 所示。

1） RL=∞

开关S 断开，设C 初始电压为零，电路接入交流电ui后，电容C 充电，其电路充电时间常数为

式中rint为从电容C 两端向输入端（左端）看过去的等效电阻（如图6.15 所示）。因为，二极管的导通阻值很小，即时间常数 τC很小，所以，电容C 充电时间很短，很快就充电到交流电压u2的最大值

2） RL≠∞

开关S 闭合。设电容C 初始电压为交流电压 u2从0 开始上升，当u2<uC时，4 个二极管均受反向电压的作用而截止，电容器C 经RL放电，其放电的时间常数为

因 RL﹥﹥rint，则 τd﹥﹥τC，故输出电压 uo=uC，并且放电速度很慢，即 uC按指数规律缓慢下降。与此同时，交流电压 u2按正弦规律上升，当 u2﹥uC时，二极管导通，电容C 开始充电。因充电时间常数 τC很小，uC基本随着交流电压 u2变化。当 u2﹤uC时，二极管截止，电容 C放电，周而复始，形成如图6.16 所示的单相桥式整流滤波电路波形图。

图6.16　单相桥式整流滤波电路波形图

2.单相桥式整流滤波电路定量分析

输出电压平均值Uo为

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RLC 越大，输出电压Uo的脉动就越小，电压Uo平均值越高。为了使输出电压脉动程度小些，一般要求

上式中的T 是交流电源电压 u2的周期。

3.注　意

（1）二极管导通时间缩短，导通角小于180°；滤波电容C 开始充电时，流过二极管的电流幅值增加而形成较大的冲击电流。为了避免瞬间充电电流过大而烧坏管子，滤波电容不能无限制加大。

（2）由于在一周期内电容C 的充电电荷等于放电电荷，即通过电容C 的电流平均值为零，可见在二极管导通期间其电流平均值近似等于负载电流的平均值，如图6.16 所示。为了使二极管不因冲击电流而损坏，在选用二极管时，一般取额定正向平均电流为实际流进的平均电流的2 倍左右。

（3）输出的直流、电压平均值受负载的影响较大。此电路带载能力较差，通常用于输出电压较高、负载电流大小、变化较小的场合。

【例6.6】 设计单相桥式整流电容滤波电路，电路如图6.15 所示。交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=120Ω，要求直流电压Uo=30 V，试选择整流元件及滤波电容。

分析：整流二极管选择主要计算二极管的平均电流和承受的最高反向工作电压；滤波电容C 主要计算其电容值大小和耐压值。

解 （1）选择整流二极管。

流过二极管的平均电流：

由Uo=1.2U2，所以交流电压有效值

二极管承受的最高反向工作电压：

可以选用2CZ11 A（IRM=1000 mA，URM=100 V ）整流二极管4 个。

（2）选择滤波电容C。

可以选用C=500μF，耐压值为50 V 的电解电容器。

结论：所选择器件的实际参数应大于定量计算值。