整流濾波電容的選用方法

蔡笑旻

摘 要：本文介紹了整流濾波電路，以此為前提，從實驗的角度出發，對整流濾波電容的選用方法進行了研究，從整流濾波電容的充電與放電、計算與仿真等方向入手，分析了電容與電壓以及電阻之間的關系，并針對實驗結果進行了討論。

關鍵詞：整流濾波電容；選用；方法

整流濾波電路屬直流穩壓電源設備中的常見電路之一，其選用是否合理，通常決定著紋波電壓大小是否合理，同時也決定著直流電壓的質量，可見，了解整流濾波電容的選用方法極為必要。本文從實際實驗的角度入手，闡述了實驗以及計算過程，并對實驗結果進行了驗證，深入分析了整流濾波電容的選用方法。

1 整流濾波電路

直流穩壓電源設備包括很多種，整流濾波電路屬于其中一種，且較為常見，功能在于實現對電壓的轉換，即將交流電壓，轉換為直流電壓，以確保電力資源能夠被正常使用。整流濾波電路中，共包含兩部分電路，分別為整流電路和濾波電路。兩者的功能各不相同。整流電路的功能在于對正弦波交流電壓進行轉換，而濾波電路的功能則在于對單向脈動電壓進行轉換。兩部分電路功能的共同發揮，可全面完成所有交流電壓的轉換過程，進一步提高電壓輸出的穩定性水平，是當前電力領域工作關注的重點問題。

如上述兩部分電路對電壓的轉換功能無法順利實現，則會影響電壓的轉換效率與效果，進而影響其輸出的穩定性，可見整流濾波電路及電容合理選用的重要性。

2 整流濾波電容的選用方法

假設整流濾波電容的電壓及功率穩定，此時紋波電壓的穩定性，則會直接影響電壓輸出的穩定性，如紋波電壓過大，穩壓必定無法實現。文章本部分主要通過實驗的方法，對整流濾波電容進行了設計，并以此為前提，研究了整流濾波電容的選用方法：

2.1 整流濾波電容的充電與放電

整流濾波電路由整流部分與濾波部分兩部分構成，兩者通過開關相互連接，在開關關閉的情況下，兩者功能可共同發揮，如開關斷開，電壓形式則會有所轉變。實驗中，將開關斷開后發現正弦波電壓轉變為了單向脈動電壓。將開關重新連接之后，通過對示波器的觀察，則能夠得出反應整流濾波器電容充電與放電過程的波形圖：當整流濾波電容處于穩定狀態時，如其他條件不變，電壓波形以及紋波電壓同樣趨于穩定，但如整流濾波器電容發生變化，則紋波電壓的幅度也會發生變化，當整流器電容處于充電或放電兩種狀態時，紋波電壓的變化幅度會呈現出不同的特點。

2.2 整流濾波電容的計算與仿真

2.2.1 整流濾波電容的計算

實驗中，隨著時間的變化，使整流濾波器首先處于充電的過程，繼而處于放電的狀態，即在實驗之初，要求電容充電，而在實驗后半階段，則要求電容放電。在電容充電的階段，紋波電壓的變化規律與輸入電壓的變化規律相一致，符合正弦變化規律，此時整流濾波器電容充電兩端的電壓應為：Ue=Ui sinwt，Ue為電壓，t為電容充電時間。在電容放電的狀態下，電容充電兩端電壓的計算模型為：Ue=Ue。其中C為電容，R為電阻。

按照以上思路，最終可得到濾波電容的計算公式：

2.2.2 整流濾波電容的仿真

采用仿真的方法，分別設定濾波電容計算公式中的數值，最終可計算出RFZ的值，為20Ω。

2.3 實驗驗證

采用實驗的方法，連接好電路，將電壓控制在15V，實驗在室內進行，未特別控制溫度，將相應參數一一設定，最終得到實驗結果如下：

（1）當ΔU的數值為Ue的20%時，通過相應計算公式可以得出，電容為2300μF。驗證時，將電容設置為了2200μF，得出ΔU的數值為Ue的19%，驗證了分析結果的準確性。

（2）當ΔU的數值為Ue的10%，電阻為20Ω時，通過相應計算公式可以得出，電容為4000μF。驗證時，將電容設置為了4100μF，得出ΔU的數值為Ue的19%，驗證了分析結果的準確性。

（3）當ΔU的數值為Ue的25%，電阻為15Ω時，通過相應計算公式可以得出，電容為1900μF。驗證時，將電容設置為了2000μF，得出ΔU的數值為Ue的24%，驗證了分析結果的準確性。

（4）當ΔU的數值為Ue的15%，電阻為20Ω時，通過相應計算公式可以得出，電容為3600μF。驗證時，將電容設置為了3800μF，得出ΔU的數值為Ue的15%，驗證了分析結果的準確性。

3 討論

整流濾波電容的選用，與ΔU有關，與電阻有關，應根據濾波電容計算公式，合理控制電容。

綜上所述，整流濾波電容通常決定著輸出電壓的穩定性，可以以相應計算公式為基礎，對電容加以控制，以達到控制電壓的目的。

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