电容滤波电路的设计与计算

一、电容滤波电路
（一）电路组成及工作原理 在整流电路输出端与负载之间并联一只大
容量的电容，如图7-4a，即可构成最简单的电
容滤波器。其工作原理是利用电容两端的电压 在电路状态改变时不能跃变的特性。
组成及工作原理
uo Tr a u1 u2 VD1~VD4 O iD C uC RL uo
ωt
b
ωt
O
a
U O (1 ~ 1.1)U 2
（半波）
U O 1.2U 2
（桥式、全波）
（三）元件选择
1. 电容选择 滤波电容 C 的大小取决于放
电回路的时间常数，RLC愈大，输出电压脉动就
愈小，通常取RLC为脉动电压中最低次谐波周期
的倍，即
RL C (3 ~ 5) T 2
（桥式、全波） （半波）
RL C (3 ~ 5)T
元件选择
2.整流二极管的选择 正向平均电流为
I D IO
1 I D IO 2
（半波）
（桥式）
（四）电容滤波的特点
电容滤波电路结构简单、输出电压高、 脉动小。但在接通电源的瞬间，将产生很大的 充电电流，这种电流称为“浪涌电流”，同时， 因负载电流太大，电容器放电的速度加快，会
使负载电压变得不够平稳，所以电容滤波电路
只使用于负载电流较小的场合。
二、л 型RC复式滤波电路
由上述讨论可知，当RL比较小时，即使滤
波电容容量很大，脉动系数仍比较大。为进一 步减小脉动系数，通常采用如图7-5所示的л 型RC滤波电路。
Tr
R u1
u2 C1
C2
RL
uo
图7-5 π 型RC滤波电路
滤波电路
л 型滤波电路可看成是一节电容滤波电 路和一节Γ 型RC滤波电路的串联。整流输出电
t1 t2
t3 t4
b
t5 t6
图7-4 电容滤波原理及波形图 a. 原理图 b. 波形图
原理
加了一只电容后，二极管导通时，一方面 给负载RL供电，一方面对电容C充电。在忽略 二极管正向压降后，充电时，充电时间常数τ 充电=2RDC，其中RD为二极管的正向导通电阻， 其值非常小，充电电压uC与上升的正弦电压u2 一致，uo=uC≈u2，当uC充到u2的最大值时，u2 开始下降，且下降速率逐渐加快。当|u2|＜uC 时，四个二极管均截止，电容C经负载RL放电， 放电时间常数为τ 放电=RLC，故放电较慢，直 到负半周。
压先经电容C1，滤除了交流成分后，已经比较
平滑，再经一节R和组成的分压器，可进一步 降低输出端纹波电压。
原理
在负半周，当|u2|＞uC时，另外二个二极管 (VD2 、 VD4) 导通，再次给电容 C 充电，当 uC 充 到u2的最大值时， u2开始下降，且下降速率逐 渐加快。当 |u2| ＜ uC 时，四个二极管再次截止，
电容 C 经负载 RL 放电，重ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上述过程。有电容
滤波后，负载两端输出电压波形如图 7-4b所示。
（二）负载上电压的计算
由上述讨论可见，电容放电时间常数为 τ
放电=RLC，即输出电压的大小和脉动程度与
负载电阻直接相关。若RL开路，即输出电流为
零，电容C无放电通路，一直保持最大充电电 压；若RL很小，放电时间常数很小，输出电压 几乎与没有滤波时一样。
计算公式
因此，电容滤波电路的输出电压在0.9U2~范 围内波动，在工程上一般采用估算公式