整流滤波电容的选用方法

蔡笑旻

摘 要：本文介绍了整流滤波电路，以此为前提，从实验的角度出发，对整流滤波电容的选用方法进行了研究，从整流滤波电容的充电与放电、计算与仿真等方向入手，分析了电容与电压以及电阻之间的关系，并针对实验结果进行了讨论。

关键词：整流滤波电容；选用；方法

整流滤波电路属直流稳压电源设备中的常见电路之一，其选用是否合理，通常决定着纹波电压大小是否合理，同时也决定着直流电压的质量，可见，了解整流滤波电容的选用方法极为必要。本文从实际实验的角度入手，阐述了实验以及计算过程，并对实验结果进行了验证，深入分析了整流滤波电容的选用方法。

1 整流滤波电路

直流稳压电源设备包括很多种，整流滤波电路属于其中一种，且较为常见，功能在于实现对电压的转换，即将交流电压，转换为直流电压，以确保电力资源能够被正常使用。整流滤波电路中，共包含两部分电路，分别为整流电路和滤波电路。两者的功能各不相同。整流电路的功能在于对正弦波交流电压进行转换，而滤波电路的功能则在于对单向脉动电压进行转换。两部分电路功能的共同发挥，可全面完成所有交流电压的转换过程，进一步提高电压输出的稳定性水平，是当前电力领域工作关注的重点问题。

如上述两部分电路对电压的转换功能无法顺利实现，则会影响电压的转换效率与效果，进而影响其输出的稳定性，可见整流滤波电路及电容合理选用的重要性。

2 整流滤波电容的选用方法

假设整流滤波电容的电压及功率稳定，此时纹波电压的稳定性，则会直接影响电压输出的稳定性，如纹波电压过大，稳压必定无法实现。文章本部分主要通过实验的方法，对整流滤波电容进行了设计，并以此为前提，研究了整流滤波电容的选用方法：

2.1 整流滤波电容的充电与放电

整流滤波电路由整流部分与滤波部分两部分构成，两者通过开关相互连接，在开关关闭的情况下，两者功能可共同发挥，如开关断开，电压形式则会有所转变。实验中，将开关断开后发现正弦波电压转变为了单向脉动电压。将开关重新连接之后，通过对示波器的观察，则能够得出反应整流滤波器电容充电与放电过程的波形图：当整流滤波电容处于稳定状态时，如其他条件不变，电压波形以及纹波电压同样趋于稳定，但如整流滤波器电容发生变化，则纹波电压的幅度也会发生变化，当整流器电容处于充电或放电两种状态时，纹波电压的变化幅度会呈现出不同的特点。

2.2 整流滤波电容的计算与仿真

2.2.1 整流滤波电容的计算

实验中，随着时间的变化，使整流滤波器首先处于充电的过程，继而处于放电的状态，即在实验之初，要求电容充电，而在实验后半阶段，则要求电容放电。在电容充电的阶段，纹波电压的变化规律与输入电压的变化规律相一致，符合正弦变化规律，此时整流滤波器电容充电两端的电压应为：Ue=Ui sinwt，Ue为电压，t为电容充电时间。在电容放电的状态下，电容充电两端电压的计算模型为：Ue=Ue。其中C为电容，R为电阻。

按照以上思路，最终可得到滤波电容的计算公式：

2.2.2 整流滤波电容的仿真

采用仿真的方法，分别设定滤波电容计算公式中的数值，最终可计算出RFZ的值，为20Ω。

2.3 实验验证

采用实验的方法，连接好电路，将电压控制在15V，实验在室内进行，未特别控制温度，将相应参数一一设定，最终得到实验结果如下：

（1）当ΔU的数值为Ue的20%时，通过相应计算公式可以得出，电容为2300μF。验证时，将电容设置为了2200μF，得出ΔU的数值为Ue的19%，验证了分析结果的准确性。

（2）当ΔU的数值为Ue的10%，电阻为20Ω时，通过相应计算公式可以得出，电容为4000μF。验证时，将电容设置为了4100μF，得出ΔU的数值为Ue的19%，验证了分析结果的准确性。

（3）当ΔU的数值为Ue的25%，电阻为15Ω时，通过相应计算公式可以得出，电容为1900μF。验证时，将电容设置为了2000μF，得出ΔU的数值为Ue的24%，验证了分析结果的准确性。

（4）当ΔU的数值为Ue的15%，电阻为20Ω时，通过相应计算公式可以得出，电容为3600μF。验证时，将电容设置为了3800μF，得出ΔU的数值为Ue的15%，验证了分析结果的准确性。

3 讨论

整流濾波电容的选用，与ΔU有关，与电阻有关，应根据滤波电容计算公式，合理控制电容。

综上所述，整流滤波电容通常决定着输出电压的稳定性，可以以相应计算公式为基础，对电容加以控制，以达到控制电压的目的。

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