桥式整流滤波电路中的电容滤波的工作原理

滤波电容是并联在整流电源电路输出端，用以降低交流脉动波纹系数、平滑直流输出的一种储能器件。
在使用将交流转换为直流供电的电子电路中，滤波电容不仅使电源直流输出平滑稳定，降低了交变脉动电流对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。
为了获得良好的滤波效果，电容放电必需慢，电容放电越慢，输出电压就越平滑、滤波效果就越好。而电容放电的快慢跟电容的容量C和负载R有关，C和R越大,电容放电就越慢。

扩展资料滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。而且对于精密电路而言，往往这个时候会采用并联电容电路的组合方式来提高滤波电容的工作效果。
低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。滤波电容在开关电源中起著非常重要的作用，如何正确选择滤波电容，尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员十分关心的问题。
50赫兹工频电路中使用的普通电解电容器，其脉动电压频率仅为100赫兹，充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数，所需的电容量高达数十万微法，因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主，电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。
而开关电源中的输出滤波电解电容器，其锯齿波电压频率高达数万赫兹，甚至是数十兆赫兹。这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗- 频率”特性。要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。
普通的低频电解电容器在万赫兹左右便开始呈现感性，无法满足开关电源的使用要求。而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子，正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极，负极铝片的两端也分别引出作为负极。
电流从四端电容的一个正端流入，经过电容内部，再从另一个正端流向负载；从负载返回的电流也从电容的一个负端流入，再从另一个负端流向电源负端。
参考资料来源：百度百科-滤波电容

一、整流电路
整流电路的关键问题是利用二极管的单向导电性，将交流电压变换成单相脉动电压。单相整流电路可分半波、全波、桥式、倍压整流等。由于半波整流电路只在电源的半个周期工作，电源利用率低，输出波形脉动较大，且电路简单。
1、全波整流电路
如下图所示，全波整流是由两个单相半波整流电路组成的，变压器的二次线圈的中心抽头把U2分成两个大小相等，方向相反的U21和U22

图1 全波与桥式整流电路
工作原理：在正弦交流电源的正半周，VD1正向导通，VD2反向截至，电流经VD1，负载电阻RL回到变压器中心抽头0点，构成回路，负载得到半波整流电压和电流。
同理，在电源的负半周，VD2导通，VD1截止。电流经VD2，RL流回到变压器中心抽头0点，负载RL又得到半波电压和电流。在负载上得到的电压和电流波形图见图2a。
电路一直重复上述过程，由此可见，全波整流电路的两只二极管VD1，VD2是轮流工作的。
2、桥式整流电路
如上图b）所示，单相桥式整流电路由电源变压器T，整流二极管VD1.VD2.VD3,VD4和负载电阻RL组成。与全波整流电路一样，变压器将电网交流电压变换成整流电路所需的交流电压，设

当电源电压处于U2的正半周时，变压器二次绕组的a端电位高于b端电位，VD1，VD3在正向电压作用下导通，VD2和VD4在反向电压作用下截止，电流从变压器二次绕组的a端出发，经VD1，RL,VD3，由b端返回构成通路。由电流通过负载电阻RL，输出电压Uo=U2..。
相同原理可以分析电源电压处于负半周的情况。
在交流电压的整个周期内，整流器件在正负半周内各导通一次，负载电阻始终有电流通过，并且保持为同一方向，得到两个半波电压和电流，如图2b所示。所以桥式整流也是一种全波整流电路

图2 全波与桥式整流电压电流波形图
二、滤波电路
整流电路可以使交流电转换为脉动直流电，这种脉动直流电不仅包含直流分量，还有交流分量。但是需要的是直流分量，因此必须把脉动直流中的交流分量去掉。从阻抗观点看，电感线圈的直流电阻很小，而交流阻抗很大；电容器的直流电阻很大，交流电阻很小。如果组合起来就能很好地滤除交流分量。这种组合就是滤波器。常用的滤波电路有以下几种形式。
1、电容滤波电路
如下图就是电容滤波电路，即在负载两端并联一只电容。
工作原理：利用电容两端电压不能突变的特性，当二级管导通时，一方面给负载供电，另一方面对电容充电。充电到一定程度，电容开始经过负载电阻放电。放电速度较慢，会持续到交流电的负半周，然后再重复上述过程。
输出电压的大小和脉动程度与放电时间常数有关。
桥式整流电容滤波后，输出电压Uo=（1.1~1.4）U2.。滤波电容选用几十微法以上的电解电容，要注意其耐压值应高于1.4倍U2.。

2、电感滤波电路
如果要求负载电流较大时，输出电压仍较平稳，则采用电感滤波电路。如下图所示。
电感线圈上的直流阻抗很小，所以脉动直流电压中的直流分量很容易通过电感线圈，几乎全部到达负载电阻RL，而电感对交流的阻抗很大，所以脉动电压中的交流分量很难通过电感线圈。由于电感和负载电阻串联，对交流分量可看成一个分压器，如果电感的感抗比负载电阻大很多，那么交流分量将大部分降在电感上，这样就可以将脉动较大的直流输出变为较平稳的直流输出

整流滤波电路原理分析

一、整流电路
整流电路的关键问题是利用二极管的单向导电性，将交流电压变换成单相脉动电压。单相整流电路可分半波、全波、桥式、倍压整流等。由于半波整流电路只在电源的半个周期工作，电源利用率低，输出波形脉动较大，且电路简单。

1、全波整流电路
如下图所示，全波整流是由两个单相半波整流电路组成的，变压器的二次线圈的中心抽头把U2分成两个大小相等，方向相反的U21和U22

整流滤波电路原理分析

图1 全波与桥式整流电路

工作原理：在正弦交流电源的正半周，VD1正向导通，VD2反向截至，电流经VD1，负载电阻RL回到变压器中心抽头0点，构成回路，负载得到半波整流电压和电流。

同理，在电源的负半周，VD2导通，VD1截止。电流经VD2，RL流回到变压器中心抽头0点，负载RL又得到半波电压和电流。在负载上得到的电压和电流波形图见图2a。

电路一直重复上述过程，由此可见，全波整流电路的两只二极管VD1，VD2是轮流工作的。

2、桥式整流电路

如上图b）所示，单相桥式整流电路由电源变压器T，整流二极管VD1.VD2.VD3,VD4和负载电阻RL组成。与全波整流电路一样，变压器将电网交流电压变换成整流电路所需的交流电压，设

整流滤波电路原理分析

当电源电压处于U2的正半周时，变压器二次绕组的a端电位高于b端电位，VD1，VD3在正向电压作用下导通，VD2和VD4在反向电压作用下截止，电流从变压器二次绕组的a端出发，经VD1，RL,VD3，由b端返回构成通路。由电流通过负载电阻RL，输出电压Uo=U2..。

相同原理可以分析电源电压处于负半周的情况。

在交流电压的整个周期内，整流器件在正负半周内各导通一次，负载电阻始终有电流通过，并且保持为同一方向，得到两个半波电压和电流，如图2b所示。所以桥式整流也是一种全波整流电路

整流滤波电路原理分析

图2 全波与桥式整流电压电流波形图

二、滤波电路
整流电路可以使交流电转换为脉动直流电，这种脉动直流电不仅包含直流分量，还有交流分量。但是需要的是直流分量，因此必须把脉动直流中的交流分量去掉。从阻抗观点看，电感线圈的直流电阻很小，而交流阻抗很大；电容器的直流电阻很大，交流电阻很小。如果组合起来就能很好地滤除交流分量。这种组合就是滤波器。常用的滤波电路有以下几种形式。

整流滤波电路原理分析

1、电容滤波电路
如下图就是电容滤波电路，即在负载两端并联一只电容。

工作原理：利用电容两端电压不能突变的特性，当二级管导通时，一方面给负载供电，另一方面对电容充电。充电到一定程度，电容开始经过负载电阻放电。放电速度较慢，会持续到交流电的负半周，然后再重复上述过程。

输出电压的大小和脉动程度与放电时间常数有关。

桥式整流电容滤波后，输出电压Uo=（1.1~1.4）U2.。滤波电容选用几十微法以上的电解电容，要注意其耐压值应高于1.4倍U2.。

整流滤波电路原理分析

2、电感滤波电路
如果要求负载电流较大时，输出电压仍较平稳，则采用电感滤波电路。如下图所示。

电感线圈上的直流阻抗很小，所以脉动直流电压中的直流分量很容易通过电感线圈，几乎全部到达负载电阻RL，而电感对交流的阻抗很大，所以脉动电压中的交流分量很难通过电感线圈。由于电感和负载电阻串联，对交流分量可看成一个分压器，如果电感的感抗比负载电阻大很多，那么交流分量将大部分降在电感上，这样就可以将脉动较大的直流输出变为较平稳的直流输出。滤波后的波形见下图。

如果负载电阻一定，电感越大，输出电压波动越小，滤波效果越好。所以电感滤波一般用于负载变动较大，负载平均电流较大的场合。

整流滤波电路原理分析

3、复式滤波器
通过电容滤波或电感滤波，直流输出仍有或多或少的波动。在要求较高的场合，为得到更加平滑的直流，可采用复式滤波器。

1）LC滤波器

电容滤波适用于负载较大的情况，电感滤波适用于负载较小的情况，如果把这两种电路组合起来，就构成了下图中a所示的滤波器，它对于一般负载都可适用。

LC滤波电路中，脉动电压经过双重滤波，使交流分量大部分被电感阻止，即使有小部分通过电感，还要经过电容的滤波作用而使交流旁路。因此负载上的交流分量很小，从而达到滤除交流的目的。

2）

整流滤波电路原理分析

如下图b所示，该滤波器由电容滤波器和LC滤波器组合而成，滤波过程为：交流电流整流后先经电容滤波，然后再经LC滤波，所以该电路性能比LC滤波和电容滤波都要优越，获得的电压更加平滑

整流滤波电路原理分析

3）RC滤波器

如果负载电流不大，为减轻重量、降低成本、缩小体积，可以将上述两个复式滤波器上的电感用一只电阻来代替，组成下图所示两种滤波器。

RC滤波器中，电阻大滤波效果好，但电阻上压降损失也大。一般在小电流场合，电阻通常取值几十到几百欧姆，电容取200到500微法

整流滤波电路原理分析

整流后需加滤波电容，滤波电容的容量根据用电负荷大小选取，通常选几十到几百微法，要写要求较高的直流电源，还需增设集成稳压器进行稳压。

滤波电容容量与负载电路的关系见下图。可根据输出电流选择滤波电容大小。

整流滤波电路原理分析

还要确定电容的耐压值，耐压值过低，会因过电压击穿电容，耐压值过大，会增加体积和成本。可按下式选择电容的耐压值。

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13468245424：整流滤波篇|详解4种整流电流5种滤波电路
鲍潘唯 ：答：图2－3－22展示了n倍压电路的原理，通过扩展整流器结构，进一步提升电压输出，适合特定应用需求。滤波电路：平滑电压，消除波动 电容滤波: 图2－3－23，利用电容器的充放电特性，提供无纹波的直流。电感滤波: 图2－3－26，电感的特性在反向电动势作用下，滤除交流噪声。RC滤波: π型电路，图2－3－...

13468245424：整流滤波电路原理
鲍潘唯 ：答：工作原理如下：当整流电路输出脉动直流电压时，负载电流将随着增加或减少。当负载电流增加时，电感线圈中将产生与电流方向相反的感应电动势，力图阻止电流的增加，而当负载电流减少时，电感线圈中将产生与电流方向相同的感应电动势，使得负载电流的脉动程度减少了，在负载上也就可以得到一个较平滑的直流输出电压...

13468245424：滤波电路工作原理
鲍潘唯 ：答：滤波电路 工作原理. 当流过电感的电流变化时， 电感线圈 中产生的 感应电动势 将阻止电流的变化。. 当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分 电能 转化成 磁场能 存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时， 自感电动势 与电流方向相同，...

13468245424：整流滤波电路的工作的原理是什么
鲍潘唯 ：答：整流滤波电路的工作原理是将交流电转换成直流电。它通过整流部分将交流电转换成单向电流，并通过滤波部分去除交流电中的脉冲噪声。通常使用整流二极管或整流三极管来实现整流功能，滤波部分可以使用电容或电感来实现。

13468245424：桥式整流滤波电路中的电容滤波的工作原理
鲍潘唯 ：答：桥式整流电容滤波原理：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...

13468245424：整流稳压滤波电路原理是什么
鲍潘唯 ：答：整流稳压滤波电路原理整流稳压滤波电路是一种常用于DC电源中的电路，用于将交流电转换为直流电并稳定输出电压。它通常由三个部分组成：整流部分，滤波部分和稳压部分。整流部分通常采用整流二极管或整流三极管来实现对交流电的整流。整流二极管将交流电转换为正弦波型直流电，整流三极管可以将交流电转换为整流型直流...

13468245424：桥式整流滤波电路中的电容滤波的工作原理
鲍潘唯 ：答：在使用将交流转换为直流供电的电子电路中，滤波电容不仅使电源直流输出平滑稳定，降低了交变脉动电流对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。为了获得良好的滤波效果，电容放电必需慢，电容放电越慢，输出电压就越平滑、滤波...

13468245424：滤波电路的组成及原理
鲍潘唯 ：答：滤波电路的组成及原理如下：1、RC低通滤波电路（一阶低通滤波器）组成：一个电阻（R）和一个电容（C）组成。原理：在低通滤波器中，电容器通过阻止高频信号的传递来实现滤波。低频信号相对较低的频率可以通过电容器的电阻通过。应用：常用于去除高频噪声、平滑信号等。2、RL高通滤波电路（一阶高通滤波器...

13468245424：交流滤波原理是什么
鲍潘唯 ：答：交流（AC）滤波器是用来对交流信号进行滤波的电子电路。交流信号是指周期性变化的电信号，通常是电压或电流。AC滤波器的作用是去除信号中的不需要的频率或波形，使信号更纯净。AC滤波器的工作原理是利用电容、电感和电阻的电路特性来对信号进行滤波。电容可以对低频信号通过，而对高频信号有阻挡作用。电感也...

13468245424：整流稳压滤波电路工作的原理是什么
鲍潘唯 ：答：整流稳压滤波电路工作原理整流稳压滤波电路将交流电转换为直流电，并维持直流电输出电压的稳定。它通常由整流器和稳压电路组成。整流器将交流电转换为直流电，而稳压电路则通过控制电压输出来维持直流电电压的稳定。滤波器则用来去除由整流过程产生的电压波动。