滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压
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滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压,其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电,当整流电压低于电容电压时电容放电,在充放电的过程中,使输出电压基本稳定。
整流电路是将交流电变成直流电的一种电路,但其输出的直流电的脉动成分较大,而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0.01.故整流输出的电压必须采取一定的措施.尽量降低输出电压中的脉动成分,同时要尽量保存输出电压中的直流成分,使输出电压接近于较理想的直流电,这样的电路就是直流电源中的滤波电路。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。
脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O.67。
对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T-1)。
(T为整流输出的直流脉动电压的周期。
)RC-π型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
如图1虚线框即为加的一级RC滤波电路。
若用S'表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R')S'。
由分析可知,在ω值一定的情况下,R愈大,C2愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。
而R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C2的电容量,又会增大电容器的体积和重量,实现起来也不现实。
为了解决这个矛盾,于是常常采用有源滤波电路,也被称作电子滤波器。
电路如图2。
它是由C1、R、C2组成的π型RC滤波电路与有源器件--晶体管T组成的射极输出器连接而成的电路。
所谓电容,就是容纳和释放电荷的电子元器件。
电容的基本工作原理就是充电放电,当然还有整流、振荡以及其它的作用。
另外电容的结构非常简单,主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成。
作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用1)旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。
就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。
为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。
这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。
地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2)去藕去藕,又称解藕。
从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。
如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。
这就是耦合。
去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。
旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。
高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10uF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。
总的来说旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。
这应该是他们的本质区别。
3)滤波从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。
但实际上超过1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。
有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。
串联稳压电路滤波电容与负载的关系
串联稳压电路是通过将稳压电源和滤波电路串联连接起来,以提供稳定的电压给负载使用。
滤波电容在串联稳压电路中起到平滑输出电压的作用。
滤波电容与负载之间有以下关系:
1. 平滑输出电压:滤波电容会存储电荷,并在负载需要电流时释放电荷,从而平滑输出电压的波动。
较大的滤波电容可以提供更大的储能容量,从而平滑输出电压的波动程度更小。
2. 时间常数:滤波电容与负载之间的时间常数会影响输出电压的稳定性。
时间常数是滤波电容和负载电阻之积,较大的时间常数可以提供更好的稳定性。
3. 输出电流:滤波电容可以提供瞬态响应,当负载需要瞬间大电流时,滤波电容可以通过释放储存的电荷来满足负载的需求。
综上所述,滤波电容的大小和与负载之间的关系取决于需求的输出电压平滑程度、时间常数和负载需要的瞬态响应。
在设计串联稳压电路时,需要考虑这些因素来选择适当的滤波电容和负载。
滤波电容的选择2010-02-29滤波电容的选择经过整流桥以后的是脉动直流,波动范围很大。
后面一般用大小两个电容大电容用来稳定输出,众所周知电容两端电压不能突变,因此可以使输出平滑小电容是用来滤除高频干扰的,使输出电压纯净电容越小,谐振频率越高,可滤除的干扰频率越高容量选择:(1)大电容,负载越重,吸收电流的能力越强,这个大电容的容量就要越大(2)小电容,凭经验,一般104即可2.别人的经验(来自互联网)1、电容对地滤波,需要一个较小的电容并联对地,对高频信号提供了一个对地通路。
2、电源滤波中电容对地脚要尽可能靠近地。
3、理论上说电源滤波用电容越大越好,一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。
4、可靠的做法是将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段.具体案例: AC220-9V再经过全桥整流后,需加的滤波电容是多大的?再经78LM05后需加的电容又是多大?前者电容耐压应大于15V,电容容量应大于2000微发以上。
后者电容耐压应大于9V,容量应大于220微发以上。
2.有一电容滤波的单相桥式整流电路,输出电压为24V,电流为500mA,要求:(1)选择整流二极管;(2)选择滤波电容;(3)另:电容滤波是降压还是增压?(1)因为桥式是全波,所以每个二极管电流只要达到负载电流的一半就行了,所以二极管最大电流要大于250mA;电容滤波式桥式整流的输出电压等于输入交流电压有效值的1.2倍,所以你的电路输入的交流电压有效值应是20V,而二极管承受的最大反压是这个电压的根号2倍,所以,二极管耐压应大于28.2V。
(2)选取滤波电容:1、电压大于28.2V;2、求C的大小:公式RC≥(3--5)×0.1秒,本题中R=24V/0.5A=48欧所以可得出C≥(0.00625--0.0104)F,即C的值应大于6250μF。
(3)电容滤波是升高电压。
滤波电容的选用原则在电源设计中,滤波电容的选取原则是: C≥2.5T/R其中: C为滤波电容,单位为UF;T为频率, 单位为HzR为负载电阻,单位为Ω当然,这只是一般的选用原则,在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5T/R.3.滤波电容的大小的选取PCB制版电容选择印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用RC吸收电路来吸收放电电流。
电容的功能和表示方法。
由两个金属极,中间夹有绝缘介质构成。
电容的特性主要是隔直流通交流,因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。
电容在电路中用“C”加数字表示,比如C8,表示在电路中编号为8的电容。
②电容的分类。
电容按介质不同分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。
按极性分为:有极性电容和无极性电容。
按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。
③电容的容量。
电容容量表示能贮存电能的大小。
电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,容抗与交流信号的频率和电容量有关,容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)。
④电容的容量单位和耐压。
电容的基本单位是F(法),其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。
由于单位F 的容量太大,所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位。
换算关系:1F=1000000μF,1μF=1000nF=1000000pF。
每一个电容都有它的耐压值,用V表示。
一般无极电容的标称耐压值比较高有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。
有极电容的耐压相对比较低,一般标称耐压值有:4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。
⑤电容的标注方法和容量误差。
电容的标注方法分为:直标法、色标法和数标法。
对于体积比较大的电容,多采用直标法。
如果是0.005,表示0.005uF=5nF。
如果是5n,那就表示的是5nF。
数标法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是10的多少次方。
如:102表示10x10x10 PF=1000PF,203表示20x10x10x10 PF。
色标法,沿电容引线方向,用不同的颜色表示不同的数字,第一、二种环表示电容量,第三种颜色表示有效数字后零的个数(单位为pF)。
颜色代表的数值为:黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。
开关电源技术复习题一、填空题:1、带有放大环节的串联式晶体管稳压电路主要由:调整环节电路、采样环节电路、基准环节电路、比校放大环节电路4个部分组成。
2、采用高频技术,去掉了工频变压器,与相控整流器相比较,在输出同等功率的情况下,开关整流器的体积只是相控整流器的 1/10 ,重量已接近 1/10 。
3、开关电源驱动方式有: 自励式和它励式4、DC/DC变换器的工作方式分:单端正激式和反激式、半桥式和全桥式、推挽式等;5、开关电源的组成: DC/DC变换器、驱动器、信号源、比较放大器、采样电路。
6、开关电源分类: 电源的输出稳压控制方式、开关电源的触发方式、电路的输出取样方式等组成。
7、开关电源是否隔离和反馈控制信号耦合方式分,有隔离式、非隔离式、变压器耦合式和光电耦合式等。
8、非隔离型开关电源的四种典型拓补形式分别是Boost变换器(升压)、Buck变换器(升压)、 Buck-Boost变换器(升降压)、 CUK变换器。
9、开关器件的分类: 半控型器件、全控型器件、不可控器件。
10、按稳压电路实现的方法不同,稳压电源可分为三种:线性稳压电源、相控稳压电源、开关稳压电源。
11、直流供电系统的供电方式有: 集中供电和分散供电两种。
12、开关电源的主要技术指标:电气技术参数、稳压器质量指标、稳压器的工作指标。
13、开关电源PWM的含义是在控制电路输出频率不变,它是利用改变占空比来改变开关管的导通与截止时间比例的。
14、开关电源谐振电路组成分,有谐振型和非谐振型。
15、开关稳压电源可分为PWM型开关稳压电源和PFM型开关稳压电源。
16、脉冲调制控制方式有:脉冲宽度调制(PWM) 方式、脉冲频率调制(PFM) 方式、 PWM与PFM混合方式。
17、PWM是输出频率不变,调整占空比;PFM是占空比不变,调整频率。
18、PWM电路产生的锯齿波进行比较,来调整输出脉冲信号的占空比。
19、开关电源控制器的作用是:将输出直流电压取样,来控制功率开关器件的20、谐振型技术主要是使各开关器件实现零电压或零电流导通或截止,从而减少开关损耗,提高开关频率。
关于电源滤波电容(2008-07-06 10:40:45)标签:杂谈分类:电阻--电容--电感问题: 请问电源的滤波电容的通常是一个大的并联一个小的,两个相差100倍,但是那个大的电容有的用10u,有的用47u,还有的用4.7u,这是怎么回事,应该怎么选择啊?大的是电解电容,滤波用的,选择的话,我感觉是看输入的电压质量的,如果本身纹波很大,或者对纹波要求很严格,那就用大的电容。
小一些的是去耦电容,我感觉和滤波差不多意思,就是防止电压波动的。
容值要小一些,高频时候作用大。
电源滤波电容大小的计算方法电源滤波电容大小的计算方法(有人说:没有仔细看,但结论似乎不正确)C=Q/U----------Q=C*UI=dQ/dt---------I=d(C*U)/dt=C*dU/dtC=I*dt/dU从上式可以看出,滤波电容大小与电源输出电流和单位时间电容电压变化率有关系,且输出电流越大电容越大,单位时间电压变化越小电容越大我们可以假设,单位时间电容电压变化1v(dV=1)(可能有人说变化也太大了吧,但想下我们一般做类似lm886的时候用的电压是30v左右,电压下降1v,电压变化率是96.7%,我认为不算小了,那如果您非认为这个值小了,那你可以按照你所希望的值计算一下,或许你发现你所需要的代价是很大的),则上式变为C=I*dt。
那么我们就可以按照一个最大的猝发大功率信号时所需要的电流和猝发时间来计算我们所需要的最小电容大小了,以lm3886为例,它的最大输出功率是125W,那么我么可以假设需要电源提供的最大功率是150W,则电源提供的最大电流是I=150/(30+30)=2.5A (正负电源各2.5A),而大功率一般是低频信号,我们可以用100Hz信号代替,则dt=1/1 00=0.01s,带上上式后得到C=2.5×0.01=0.025=25000uF。
以上计算是按照功放的最大功率计算的,如果我们平时是用小音量听的话,电容不需要这么大的,我认为满足一定的纹波系数就可以了,4700u或许就已经够用了。
电源设计中的电容选用规则电源往往是我们在电路设计过程中最容易忽略的环节。
作为一款优秀的设计,电源设计应当是很重要的,它很大程度影响了整个系统的性能和成本。
电源设计中的电容使用,往往又是电源设计中最容易被忽略的地方。
一、电源设计中电容的工作原理在电源设计应用中,电容主要用于滤波(filter)和退耦/旁路(decoupling/bypass)。
滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作,是抑制和防止干扰的一项重要措施。
根据观察某一随机过程的结果,对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
滤波一词起源于通信理论,它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。
“接收信号”相当于被观测的随机过程,“有用信号”相当于被估计的随机过程。
滤波主要指滤除外来噪声,而退耦/旁路(一种,以旁路的形式达到退耦效果,以后用“退耦”代替)是减小局部电路对外的噪声干扰。
很多人容易把两者搞混。
下面我们看一个电路结构:图中电源为A和B供电。
电流经C1后再经过一段PCB走线分开两路分别供给A和B。
当A 在某一瞬间需要一个很大的电流时,如果没有C2和C3,那么会因为线路电感的原因A端的电压会变低,而B端电压同样受A端电压影响而降低,于是局部电路A的电流变化引起了局部电路B 的电源电压,从而对B电路的信号产生影响。
同样,B的电流变化也会对A形成干扰。
这就是“共路耦合干扰”。
增加了C2后,局部电路再需要一个瞬间的大电流的时候,电容C2可以为A暂时提供电流,即使共路部分电感存在,A端电压不会下降太多。
对B的影响也会减小很多。
于是通过电流旁路起到了退耦的作用。
一般滤波主要使用大容量电容,对速度要求不是很快,但对电容值要求较大。
如果图中的局部电路A是指一个芯片的话,而且电容尽可能靠近芯片的电源引脚。
而如果“局部电路A”是指一个功能模块的话,可以使用瓷片电容,如果容量不够也可以使用钽电容或铝电解电容(前提是功能模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容)。
三、简答题(共69题)1(La5C1001).通信、广播、电视、工业、农业、生物医学等。
2(La5C1002).电能是电功率在时间坐标上的积分(或电功率是表示电能变化的快慢);电功率越大,电能不一定越大。
3(La5C1003).功率放大器要具有足够的功率输出,失真要小,效率要高,阻抗要匹配。
4(La5C1004).基本单位是约定为彼此独立的,而导出单位是用基本单位和比例因素表示的,为某些导出单位表示方便,它用专门的名称和符号表示。
5(La5C2005).(1)通用性,适合于任何科学技术领域。
(2)简明性,规定每个单位只有一种名称和符号。
(3)实用性,国际单位都比较实用。
6(La5C2006).国际单位制中包括7类基本单位,具体是:长度(米,m),质量(千克,kg),时间(秒,s),电流(安,A),温度(开,K),物质的量(摩,mol),发光强度(坎,cd)。
7(La5C2007).运算放大器是一种具有高放大倍数,并带有深度负反馈的直接耦合放大器。
通过由线性或非线性元件组成的输入网络或反馈网络,可以对输入信号进行多种数字处理。
8(La5C2008).(1)电压是表明电场力做功能力大小的物理量;两点间电位差的大小即为电压。
(2)电动势是表明电源力做功能力大小的物理量;电动势的方向与电压的方向相反。
9(La5C2009).主要参数有最大整流电流、反向电流、工作频率和最大反向工作电压。
10(La5C2010).一个线圈中的电流发生变化,导致另一个线圈产生感应电动势的现象称做互感现象。
互感电动势的大小和方向分别遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。
11(La5C2011).同频率正弦量的相位差等于它们的初相位差,与时间无关。
12(La5C2012).用概率论和数理统计来分析。
13(La5C3013).提高测量仪器的等级,改进测量的方法,尽可能地改善测量的环境,减少环境对测量的影响。
14(La5C3014).交流放大器不能放大直流信号。
电容的特性:电容器是一种能储存电荷的容器.它是由两片靠得较近的金属片,中间再隔以绝缘物质而组成的.按绝缘材料不同,可制成各种各样的电容器.如:云母.瓷介.纸介,电解电容器等.在构造上,又分为固定电容器和可变电容器.电容器对直流电阻力无穷大,即电容器具有隔直流作用.电容器对交流电的阻力受交流电频率影响,即相同容量的电容器对不同频率的交流电呈现不同的容抗.为什么会出现这些现象呢?这是因为电容器是依靠它的充放电功能来工作的,如图1,电源开关s未合上时.电容器的两片金属板和其它普通金属板—样是不带电的。
当开关S合上时,如图2所示,电容器正极板上的自由电子便被电源所吸引,并推送到负极板上面。
由于电容器两极板之间隔有绝缘材料,所以从正极板跑过来的自由电子便在负极板上面堆积起来.正极板便因电子减少而带上正电,负极板便因电子逐渐增加而带上负电。
电容器两个极板之间便有了电位差,当这个电位差与电源电压相等时,电容器的充电就停上了.此时若将电源切断,电容器仍能保持充电电压。
对已充电的电容器,如果我们用导线将两个极板连接起来,由于两极板间存在的电位差,电子便会通过导线,回到正极板上,直至两极板间的电位差为零.电容器又恢复到不带电的中性状态,导线中也就没电流了.电容器的放电过程如图3所示.加在电容器两个极板上的交流电频率高,电容器的充放电次数增多;充放电电流也就增强;也就是说.电容器对于频率高的交流电的阻碍作用就减小,即容抗小,反之电容器对频率低的交流电产生的容抗大.对于同一频率的交流电电.电容器的容量越大,容抗就越小,容量越小,容抗就越大.第2讲:电容器的参数与分类在电子产品中,电容器是必不可少的电子器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。
由于电容器的类型和结构种类比较多,因此,我们不仅需要了解各类电容器的性能指针和一般特性,而且还必须了解在给定用途下各种组件的优缺点,以及机械或环境的限制条件等。
岗位技术考试试卷(热控机班检修中级工)4部门:专业/队:岗位:姓名:一、填空题。
(共10题,每题2分)1、弹簧管式一般压力表的示值检定,其测点应不少于 5 点。
2、压力表的校验周期不少于 6 月。
3、选取压力表的测量范围时,被测压力不得小于所选量程的1/3 倍4、正弦交流电的三要素是幅值频率初相位;5、气动阀门的开关,只有全开全关两种状态;6、热工测量有传感器,都是把非电量的物理量转换成电量的。
7、电阻串联时,当支路两端施加一定的电压,各电阻上的电压为电阻越大,电压越大。
8、在三相对称的电路交流电路中,Y连接的中性点电位为0 。
9、在变压器中,铁芯的主要作用是磁路主通道。
10、水平安装的测温元件,若插入深度大于1米时,应有防止保护管弯曲的措施;二、选择题。
(共10题,每题2分)1、集散控制系统中信息传输是传存储转发方式进行的网络拓扑结构,属于(C )。
A、星形B、树形C、环形D、总线形2、蒸汽的流束膨胀系数(D )。
A、大于1B、大于或等于1C、等于1D、小于13、自动调节系统手动操作时的输出保持性检查:环境温度为50℃时,2h内不应大于(B )。
A、±1%B、±2%C、±3%D、±4%4、自动调节系统手动/自动切换试验时,扰动量应小于(A )阀位量程。
A、±10%B、±2%C、±3%D、±4%5、DEH中的数字控制器接受汽轮机的转速,发电机的功率调节级压力三个反馈信号,输出(A )。
A、各阀门的位置给定值信号B、阀门开度信号C、油动机控制信号D、各阀门的控制信号6、连接执行机构与调节机构的连标长度应可调且不宜大于(C )和有弯。
A、2mB、3mC、4mD、5m7、对炉膛火焰监视系统来说,当摄像机内温度超过(B)时,电气传功装置将摄像机自动退出。
A、40℃B、50℃C、30℃D、25℃8、模拟多路开关导通时存在导通电阻,一般其导通电阻不应大于(A )。
作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种:1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用,下面分类详述之:(1)旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。
就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。
为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。
这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。
地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
(2)去藕去藕,又称解藕。
从电路来说,总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。
如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。
这就是耦合。
去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。
旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。
高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10uF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。
这应该是他们的本质区别。
(3)滤波从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。
但实际上超过1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。
有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。
电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。
电容越大低频越容易通过,电容越大高频越容易通过。
电源滤波电容大小对电压的影响
本文主要是关于电源滤波的相关介绍,并着重对电源滤波电容大小对电压的影响进行了详尽的阐述。
电源滤波安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件,通常把这种器件称其为滤波电容。
由于滤波电路要求储能电容有较大电容量。
所以,绝大多数滤波电路使用电解电容。
电解电容由于其使用电解质作为电极(负极)而得名。
电解电容的一端为正极,另一端为负极,不能接反。
正极端连接在整流输出电路的正端,负极连接在电路的负端。
在所有需要将交流电转换为直流电的电路中,设置滤波电容会使电子电路的工作性能更加稳定,同时也降低了交变脉动波纹对电子电路的干扰。
滤波电容在电路中的符号一般用“C“表示,电容量应根据负载电阻和输出电流大小来确定。
当滤波电容达到一定容量后,加大电容容量反而会对其他一些指标产生有害影响。
滤波电容的特点
1、温升低
谐波滤波器回路由电容器串联电抗器组成,在某一谐波阶次形成最低阻抗,用以吸收大量谐波电流,电容器的质量会影响谐波滤波器的稳定吸收效果,电容器的使用寿命跟温度有很大的关系,温度越高寿命越低,滤波全膜电容器具有温升低等特点,可以保证其使用寿命。
2、损耗低
介质损耗角正切值(tgδ):≤0.0003
3、安全性
符合GB、IEC标准,内部单体电容器均附装保护装置;当线路或单体电容器发生异常时,该保护装置将会立即动作,自动切断电源,以防二次灾害的发生。
附装放电电阻,可确保用电及维护保养之安全。
外壳采用钢板冲压而成,内外部涂上耐候性良好之高温烤漆安全性特高。
4、便捷性。
.模拟电子技术直流稳压电源设计报告班级:电气12级04班组长: 申发文 10081115成员:玉斌 10053613薛皓天 10053627目录一﹑设计任务··3二﹑设计流程图··3三﹑设计原理··4四﹑设计原理图··10五﹑元件型号及参数确定··10 六﹑仿真结果··13七、设计过程总结··17八﹑参考文献··18九、附录··18一﹑【设计任务】利用7809﹑7909设计一个输出±9V﹑1A的直流稳压电源。
要求:(1)画出系统电路图,并画出变压器输出﹑滤波电路输出及稳压输出的电压波形;画出变压器副边电流的波形。
(2)输入工频为220V交流电的情况下,确定变压器变比;(3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);(4)求滤波电路的输出电压;(5)说明三端稳压器输入﹑输出端电容的作用及选取的容值。
二﹑【设计流程图】利用交流电源变换成直流稳压电源的组成方框图如1所示:图1 直流电源的组成方框图电源变压器的作用是把220V的电网电压变换成所需要的交流电压。
整流电路的作用是利用二极管的单向导电特性,将正负交替的正弦交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。
滤波电路的作用是将脉动电压中的脉动成分(即纹波)滤掉,是输出电压成为比较平滑的直流电压。
由于该电压随着电网的波动﹑负载的变化而变化,因此后面还需要接稳压电路。
稳压电路的作用是使输出的直流电压保持稳定。
三﹑【设计原理】(1)单相桥式整流电路图2 (a)单相桥式整流电路(b)简化画法在输入电压的正半周期,其极性为上正下负二极管D1和D3导通,D2和D4截止,在负载电阻R L上得到一个半波电压,U L =U 2。
在输入电压的负半周,其极性为上负下正,二极管D 1和D 4导通,D 1和D 3截止,在负载电阻R L 上得到一个半波电压,U L =-U 2。
《电子技术基础》单元试卷第五章:直流稳压电源班级: 姓名:一、填空题(每空1分,共26分) 1、一个直流电源必备的4个环节是变压器、 __ 、 __ 和 __ 。
2、单相桥式整流电路二极管两端承受的最大反向电压U RM = U 2。
3、负载电阻R L 越 ,滤波电容C 越 ,电容滤波的效果越好。
4、稳压电路的作用就是在 和 变化时,保持输出电压基本不变。
5、在单相桥式整流电路中,如果负载电流是20A ,则流过每只二极管的电流是_______A 。
6、在单相半波整流电路中,如果电源变压器次级电压的有效值是200V ,则负载电压将是___________V 。
7、选用整流二极管时,主要考虑______________和______________两个参数。
8、常用滤波电路有______________、______________、______________等几种,滤波电路一般接在__________电路的后面。
9、滤波电路中,滤波电容和负载_______联,滤波电感和负载_________联。
10、电容滤波适用于_______________________场合,电感滤波适用于_________ ________________场合。
11、带放大环节的串联稳压电路包括_______________、_______________、________________和________________等几部分。
起______________、______________作用。
二、单项选择题(每题2分,共24分)1、串联型稳压电路中的调整管工作在 。
A 、截止区B 、放大区C 、饱和区D 、击穿区2、稳压管是特殊的二极管,它一般工作在 状态。
A 、正向导通 B 、反向截止 C 、反向击穿 D 、无法确定3、在桥式整流电路中,若其中一个二极管正负极接反了,则输出 。
A 、只有半周波形B 、为全波波形C 、无波形且变压器或整流管可能烧坏D 、有波形但波长不确定 4、直流稳压电源中滤波电路的目的是 。
作用:电源输入/ 输出滤波电容,主要用于稳定输出,对稳压有利电容的主要作用稳压电源与地之间接电容的原因有两个作用,储能和旁路储能:电路的耗电有时候大,有时候小,当耗电突然增大的时候如果没有电容,电源电压会被拉低,产生噪声,振铃,严重会导致CPU 重启,这时候大容量的电容可以暂时把储存的电能释放出来,稳定电源电压,就像河流和水库的关系旁路:电路电流很多时候有脉动,例如数字电路的同步频率,会造成电源电压的脉动,这是一种交流噪声,小容量的无极电容可以把这种噪声旁路到地(电容可以通交流,阻直流,小容量电容通频带比大电容高得多),也是为了提高稳定性电源滤波电容的容量= 介电常数面积/ 距离=εS/d,通常ε、d 不易改动,只能改动S 来改变电容量。
当电容很大时,S 必然大,为了减小体积,不得不用卷叠的方式,但卷叠必然增加电感量(尽管对称双绕)。
As you know 电容实际是R、L、C 的组合,如此,大电容相对电感量L 也大。
例如:用2200uF 电容波时,对于低频50Hz 是很好的,但是对于高频(K、MHz)来说,一点用也没有,因为L 太大。
所以高手很讲究电源的滤波,会采用大、中、小三种电容,分别针对低、中、高频来滤波。
实际应用在直流电源(Vcc)和地之间并接电容的电容可称为滤波电容.滤波电容滤除电源的杂波和交流成分,压平滑脉动直流电,储存电能.取值一般100-4700uF.取值与负载电流和对电源的纯净度有关,容量越大越好.有时在大电容傍边会并有一个容量较小的电容,叫高频去耦电容.也是滤波的一种型式用来滤除电源中的高频杂波以免电路态产生自激,稳定电路工作状.取值一般0.1-10uF.取值与滤除杂波的频率有关.•这样接的作用一般叫“退耦”,也叫“退交连”、“旁路”电容,常按排在电源供给、IC 和功能模块电路附近。
以无感的瓷片、独石电容为佳。
•作用是为高频信号提供通路,减小电源内阻,去除电源和地线在敷铜板上“走长线”的影响,防止公用电源的各部分电路之间的“有害交连”等等。
滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压,其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电,当整流电压低于电容电压时电容放电,在充放电的过程中,使输出电压基本稳定。
滤波电容容量大,因此一般采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正、负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。
★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时,二极管D1和D3管导通,D2和D4管截止,电流一路流经负载电阻RL,另一路对电容C充电。
当uC>u2,导致D1和D3管反向偏置而截止,电容通过负载电阻RL放电,uC按指数规律缓慢下降。
★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时,D2和D4因加正向电压变为导通状态,u2再次对C充电,uC上升到u2的峰值后又开始下降;下降到一定数值时D2和D4变为截止,C对RL放电,uC按指数规律下降;放电到一定数值时D1和D3变为导通,重复上述过程。
RL、C对充放电的影响
电容充电时间常数为rDC,因为二极管的rD很小,所以充电时间常数小,充电速度快;RLC为放电时间常数,因为RL较大,放电时间常数远大于充电时间常数,因此,滤波效果取决于放电时间常数。
电容C愈大,负载电阻RL愈大,滤波后输出电压愈平滑,并且其平均值愈大,如图所示。
整流电路是将交流电变成直流电的一种电路,但其输出的直流电的脉动成分较大,而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0.01.故整流输出的电压必须采取一定的措施.尽量降低输出电压中的脉动成分,同时要尽量保存输出电压中的直流成分,使输出电压接近于较理想的直流电,这样的电路就是直流电源中的滤波电路。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。
脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量
半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数
S≈O.67。
对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T-1)。
(T为整流输出的直流脉动电压的周期。
)
RC-π型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
如图1虚线
框即为加的一级RC滤波电路。
若用S'表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R')S'。
由分析可知,在ω值一定的情况下,R愈大,C2愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。
而R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C2的电容量,又会增大电容器的体积和重量,实现起来也不现实。
为了解决这个矛盾,于是常常采用有源滤波电路,也被称作电子滤波器。
电路如图2。
它是由C1、R、C2组成的π型RC滤波电路与有源器件--晶体管T组成的射极输出器连接而成的电路。
由图2可知,流过R的电流IR=IE/(1+β)=IRL/(1+β)。
流过电阻R的电流仅为负载电流的1/(1+β).所以可以采用较大的R,与C2配合以获得较好的滤波效果,以使C2两端的电压的脉动成分减小,输出电压和C2两端的电压基本相等,因此输出电压的脉动成分也得到了削减。
从RL负载电阻两端看,基极回路的滤波元件R、C2折合到射极回路,相当于R减小了(1+β)倍,而C2增大了(1+β)倍。
这样所需的电容C2只是一般RCπ型滤波器所需电容的1/β,比如晶体管的直流放大系数β=50,如果用一般RCπ型滤波器所需电容容量为1000μF,如采用电子滤波器,那么电容只需要20μF就满足要求了。
采用此电路可以选择较大的电阻和较小的电容而达到同样的滤波效果,因此被广泛地用于一些小型电子设备的电源之中。