整流滤波电容器的选择
整流滤波电容器的选择
中图分 类 号: M4 T 6
文 献标 识码 : B
文章编 号 : 2 92 1(0 20 ・20 2 —3 0 1 —7 32 1) 1 0 —0 50
整 流 电路是 电子 线路 中最 常见 的电路 , 电路 从 的简 单 性 、 价性 角度 考 虑 , 择 电容 输 入 式 滤 波 廉 选 总是 最佳 的选 择 , 于市 电输人 的 电子线 路 正 确地 对 选 择 滤 波 电容 器 ,使 得 既 可 以满 足 电路 的要 求 , 又
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第 1卷 5
第 12 ・ 期
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滤波电容器的选择
4.3 滤波电容器的选择4.3.1 滤波电容器额定电压的选择滤波电容器在输入电压220V±20%或输入电压85V~265V (110V -20%~220V +20%)时的最高整流输出电压可以达到370V ,因此应选择额定电压为400V 的电解电容器或选择两只额定电压为200V (也可以是250V )的电解电容器串联使用。
需要注意的是,尽管电解电容器的额定电压有10%左右富裕量,在上述应用场合下,从产品的安全角度考虑是不允许使用额定电压为300V 或350V 的电解电容器。
对于带有功率因数校正的整流滤波电路,当功率因数校正电路输出电压为380V 时可以选择额定电压400V 电解电容器,而功率因数校正电路输出电压高于380V 时则只能选择额定电压为450V 的电解电容器。
4.3.2 滤波电容器电容量的选择滤波电容器,为限制整流滤波输出电压纹波,正确选择电容量是非常重要的。
通常滤波电容器的电容量在输入电压220V±20%时按输出功率选择为:不低于每瓦1μF (即:≥1μF/W ),输入电压85V~265V (110V -20%~220V +20%)输入时按输出功率选择为:不低于每瓦(3~4)μF (即:≥(3~4)μF/W )。
滤波电容器电容量的取值依据为:在220V±20%交流输入及85V~265V 交流输入的最低值时,整流输出电压最低值分别不低于200V 和90V ,在同一输入电压下的整流滤波输出电压分别约为:240V 和115V ,电压差分别为:40V 和25V 。
每半个电源周波(10mS ),整流器导电时间约2mS ,其余8mS 为滤波电容器放电时间,承担向负载提供全部电流,即:UtI C O ∆⋅=(4.3) 220V±20%交流输入时:)10(200025.084086-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C (4.4) O O O O I I U P 200=⋅= (4.5)200O O O O PU P I ==(4.6) )10(6-⨯=O P C )(F (4.7)即:1μF/W85V~265V 交流输入时:)10(32004.082586-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C (4.8) O O O O I I U P 90=⋅= (4.9)90O O O O PU P I ==(4.10) )10(6.36-⨯=O P C )(F (4.11)即:3.6μF/W每半个电源周波(10mS ),整流器导电时间约3mS ,其余7mS 为滤波电容器放电时间,承担向负载提供全部电流,则:滤波电容器容量为:0.88μF/W 和3.15μF/W 。
滤波电容的选择
滤波电容的选择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。
电源设计之整流桥和滤波电容的选择
1、整流桥的导通时间与选通特性50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1,再通过输入滤波电容得到直流高压U1。
在理想情况下,整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°~180°),但由于滤波电容器C的作用,仅在接近交流峰值电压处的很短时间内,才有输入电流流经过整流桥对C充电。
50Hz交流电的半周期为10ms,整流桥的导通时间tC≈3ms,其导通角仅为54°(导通范围是36°~90°)。
因此,整流桥实际通过的是窄脉冲电流。
桥式整流滤波电路的原理如图1(a)所示,整流滤波电压及整流电流的波形分别如图l(b)和(c)所示。
总结几点:(1)整流桥的上述特性可等效成对应于输入电压频率的占空比大约为30%。
(2)整流二极管的一次导通过程,可视为一个“选通脉冲”,其脉冲重复频率就等于交流电网的频率(50Hz)。
(3)为降低开关电源中500kHz以下的传导噪声,有时用两只普通硅整流管(例如1N4007)与两只快恢复二极管(如FR106)组成整流桥,FRl06的反向恢复时间trr≈250ns。
2、整流桥的参数选择隔离式开关电源一般采用由整流管构成的整流桥,亦可直接选用成品整流桥,完成桥式整流。
全波桥式整流器简称硅整流桥,它是将四只硅整流管接成桥路形式,再用塑料封装而成的半导体器件。
它具有体积小、使用方便、各整流管的参数一致性好等优点,可广泛用于开关电源的整流电路。
硅整流桥有4个引出端,其中交流输入端、直流输出端各两个。
硅整流桥的最大整流电流平均值分0.5~40A等多种规格,最高反向工作电压有50~1000V等多种规格。
小功率硅整流桥可直接焊在印刷板上,大、中功率硅整流桥则要用螺钉固定,并且需安装合适的散热器。
整流桥的主要参数有反向峰值电压URM(V),正向压降UF(V),平均整流电流Id(A),正向峰值浪涌电流IFSM(A),最大反向漏电流IR(μA)。
整流电路 滤波电容
整流电路滤波电容滤波电容作为整流电路中的重要组成部分,其作用是对电路中的电流进行滤波,以获得稳定的直流电压输出。
在这篇文章中,我们将详细介绍滤波电容的原理、特点以及其在整流电路中的应用。
一、滤波电容的原理滤波电容的原理是基于其对交流信号的阻抗特性。
在交流电路中,电容器对于高频信号的阻抗较低,而对于低频信号的阻抗较高。
因此,通过适当选择电容器的数值,可以使高频信号通过而低频信号被抑制,从而实现对电路中的交流信号进行滤波的目的。
二、滤波电容的特点1. 高频滤波:滤波电容的主要作用是对高频信号进行滤波。
它可以将高频噪声信号从电路中剔除,使得输出信号更加纯净稳定。
2. 电容器容值的选择:电容器的容值决定了滤波效果的好坏。
容值较大的电容器可以对更高频率的信号进行滤波,但同时也会增加电路的成本和体积。
因此,在实际应用中需要根据具体要求进行合理选择。
3. 充电和放电:滤波电容在工作过程中需要进行充放电过程。
当输入电压正弦波的峰值大于电容器已充电的电压时,电容器开始充电;当输入电压正弦波的峰值小于电容器已充电的电压时,电容器开始放电。
这种充放电过程使得电容器能够对电路中的交流信号进行滤波。
三、滤波电容在整流电路中的应用滤波电容在整流电路中起到了关键的作用。
整流电路是将交流电转换为直流电的电路,而滤波电容则用于平滑输出电压,提供稳定的直流电源。
在半波整流电路中,滤波电容与二极管串联,通过控制电容器的容值,可以使得输出电压的纹波系数达到要求。
纹波系数是衡量输出电压稳定性的重要指标,它越小表示电压波动越小,输出电压越稳定。
在全波整流电路中,滤波电容则与二极管并联,通过充放电过程将输出电压的纹波进行滤除,使得输出电压更加稳定。
四、滤波电容的注意事项1. 选择合适的电容器:在选择滤波电容时,需要考虑电容器的耐压、容值和频率特性等因素。
根据具体的应用需求,选择合适的电容器是确保整个滤波电路正常工作的关键。
2. 避免电容器过载:滤波电容的容值过大或过小都会影响整个电路的性能。
滤波电容如何选择
滤波电容的选择滤波电容的选择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Hz,R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。
电源设计之整流桥和滤波电容的选择
电源设计之整流桥和滤波电容的选择整流桥和滤波电容在电源设计中起着重要的作用,能够将交流电转换为直流电,并对直流电进行平滑处理,使之适用于电子设备的正常运行。
因此,在电源设计中,正确选择整流桥和滤波电容是非常关键的。
首先,我们来看整流桥的选择。
整流桥是将交流电转换为直流电的器件,一般采用四个二极管组成的桥形结构。
在选择整流桥时,需要考虑以下几个因素:1.最大工作电流:整流桥的最大工作电流应根据设备的需求来确定。
一般来说,整流桥的额定电流应略大于设备的最大工作电流,以充分满足设备的需求。
2.最大反向电压:整流桥的最大反向电压应根据输入电源的电压来确定。
通常,整流桥的额定电压应略大于电源电压的峰值,以确保整流桥能够正常工作。
3.耐压能力:整流桥的耐压能力应根据工作环境来确定。
如果设备工作在恶劣的环境中,如高温或潮湿环境,那么整流桥的耐压能力应相应增强,以提高其稳定性和可靠性。
在实际选择整流桥时,可以通过查找供应商提供的规格书和手册来获得相关信息,并根据设备的需求进行综合考虑。
接下来,我们来看滤波电容的选择。
滤波电容是在整流桥输出端的负载前后串联的一个电容器,用于对直流电进行平滑处理,减小输出电压的波动。
在选择滤波电容时,需要考虑以下几个因素:1.容值:滤波电容的容值应根据负载电流和波动要求来确定。
一般来说,滤波电容的容值越大,其对直流电的平滑效果越好。
但是,容值过大将增加电容器的体积和成本,因此需要适当权衡。
2.电压等级:滤波电容的电压等级应根据直流电的峰值电压来确定。
一般来说,滤波电容的电压等级应略大于直流电的峰值电压,以确保电容器能够正常工作。
3.ESR:滤波电容的ESR(等效串联电阻)应尽量小,以减小能量损耗。
较低的ESR可以提高滤波效果,并减小输出电压的波动。
在实际选择滤波电容时,可以通过查找供应商提供的规格书和手册来获得相关信息,并根据设备的需求进行综合考虑。
总之,在电源设计中,正确选择整流桥和滤波电容是非常重要的。
整流滤波电容的选用方法
整流滤波电容的选用方法1. 简介整流滤波电容是电力电子设备中常用的元件之一,用于滤除整流电路输出中的脉动电压,提供平稳的直流电压输出。
本文将介绍整流滤波电容的选用方法,包括选定电容容值和额定电压等方面的考虑。
2. 选用电容容值整流滤波电容的容值决定了滤波效果的好坏。
一般来说,容值越大,滤波效果越好,输出电压的脉动越小。
选用电容容值的方法如下:2.1 计算平均负载电流首先,需要计算整流电路的平均负载电流。
根据具体的电路设计,可以通过测量或者计算得到平均负载电流的数值。
2.2 选择电容容值根据平均负载电流和滤波要求,选择合适的电容容值。
一般来说,电容容值的选择应满足以下条件: - 容值足够大,以确保电容能够提供足够的电荷储存,减小输出电压的脉动。
- 容值不宜过大,过大的电容容值会增加成本和体积。
根据经验公式,可以使用以下公式计算电容容值的估计值:C = (I * ΔV) / (f * ΔVp)其中,C为电容容值(单位:法拉),I为平均负载电流(单位:安培),ΔV为输出电压的脉动范围(单位:伏特),f为电路的工作频率(单位:赫兹),ΔVp为允许的输出电压脉动幅值(单位:伏特)。
需要注意的是,以上公式只是一个估计值,实际选用电容时还需要考虑电容的可获得性和价格等因素。
3. 选用额定电压整流滤波电容的额定电压决定了电容能够承受的最大电压。
选用额定电压时需要考虑以下因素:3.1 峰值电压首先,需要确定整流电路输出的峰值电压。
根据电路设计和工作条件,可以计算得到峰值电压的数值。
3.2 选择额定电压根据峰值电压,选择合适的电容额定电压。
一般来说,电容的额定电压应大于等于峰值电压,以确保电容能够正常工作并具有足够的安全裕度。
需要注意的是,额定电压的选择应尽量接近峰值电压,但也不宜过高,以避免不必要的成本和体积增加。
4. 其他考虑因素除了电容容值和额定电压外,还有一些其他的考虑因素,包括: - 电容的尺寸和重量:根据实际应用需求,选择适合的尺寸和重量。
(整流桥后)滤波电容容值的选择
本文翻译自《Power Converter Design Using the Saber Simulator》3.1.2章节Design the Rectifier and Filter Capacitor (Optional Section)图1表示了整流桥的输出波形,包括我们需要的150VDC以及由此导致的输入纹波。
图1 整流桥产生的电压滤波效果从图1可以得到:Vpeak=Vin(AC)/0.707=115/0.707=162.7162.7-(整流二极管压降)≈161.3V(假设压降为0.7V)Vdc=150VVmin=Vdc-(Vpeak-Vdc)=150-(16.3-150)=138.7V输入滤波电容容值可以通过以下两个方法计算得到:方法1:C=(Idc)*(T3)/VrIdc=Pin(max)/Vdc=35W/150V=0.233AVr=2*(Vpeak-Vdc)=2*11.3=22.6VT3=电容对电路充放电的时间T3的计算:T3=t1+t2(假设输入频率为60Hz)t1=(1/4)*(1/60)=4.166ms很多书在这方面都认为输入纹波很小,因此t2≈t1,所以得出:T3=4.166+4.166=8.33ms。
然而,在很多设计中并非如此。
我们需要使用下面的方程来计算t2:根据图1:Vmin=Vpeak(sinθ)θ=sin-1(138.7/161.3)=59.3°我们知道:180° 12 1f =θt2当f =输入频率=60Hz t2=θ∗ ∗ °=59.3*(1/2)*(1/60)/180°=2.745ms相当于t2= [sin-1( )*(1/2)*(1/f)]/180°从输入滤波电容设计方程中我们可以计算得:C = (Idc)(T3)/ VrVr = 22.6VIdc = 0.233AT3 = t1 + t2t1 = 4.166 mst2 = 2.745 msT3 = 4.166 ms + 2.745 ms = 6.911 ms可以看出6.911 ms 和之前估计的8.33ms 之间有很大的差别。
滤波电容容量选择
滤波电容容量选择当电机驱动器设计为使用AC交流电供电时,所设计的电路需先对AC电源整流、再滤波,从而产生直流电源,供电机驱动电路使用。
电路中滤波电容的选型需要考虑几个方面:电容耐压、工作温度、容量等。
输入滤波电容容量的选择和驱动器的驱动电压、最大功率有直接关系,需要作一些计算得到,如果此电容容量过少,驱动器表现为驱动力不足;而容量过大,则增加制造成本。
工程应用中,有这样的一个经验法则:滤波电容容量数值等于驱动功率数值。
但需要注意,这只是针对单相220V交流电全波整流的驱动应用,不能断章取义。
下面通过简单的计算推导,介绍容量计算的过程,只作为参考,以文档是广州锋驰运控()的工程笔记整理所得,如发现错误请联系我们:E-mail: support@。
首先,从电容、电阻的RC时间常数τ说起:τ越大,则R两端的电压越平稳,对于脉动电源,则其纹波电压越少。
在工程上,当RC时间常数满足以下条件时,可以满足纹波要求:T为脉动电源的周期,对于50Hz市电经全波整流后的周期T为:10mS。
故由上两式可以得;R为等效负载电阻;C为滤波电容容量。
下图为电路示意图:所以,只要得到电机驱动器的等效负载电阻,即可算出滤波电容所需的容量大小。
U为电机驱动器输入电压,单位为(V);P为电机驱动器功率,单位为(W);为电机驱动器等效负载电阻,单位为Ω。
RL结合以上各式:用频率f替代周期T,可得到滤波电容容量的计算公式如下:P为电机驱动器额定输出功率,单位为(W),如P=750W;U为电机驱动器额定输入交流电压有效值,单位为(V),如国内市电U=220V (AC);f为经过整流后脉动电源的频率,单位为(Hz),如单相电经全波整流后,f=100Hz;C为驱动器输入滤波电容容量,单位为(F)。
举例假设我们设计的驱动器使用市电单相电供电,且电路设计为全波整流,可得:U=220V;f=100Hz代入计算公式:得故输入滤波电容容量数值大小(单位uF)约等于驱动器的额定功率数值大小(单位W)。
整流滤波电容的选择
对半波整流电路来说,接入了滤波电容器后,空载时输出直流电压 U L 与交流电压 U2 近似相等(U L ≈U2 );对全波整流电路,接上滤波电容器后,空载时 U L 可以上升到等于 U2 的倍左右(U L ≈ )。
由此可见,电容滤波电路不仅使输出电压变得平滑,还提高了输出电压。
电容器检测方法与经验1固定电容器的检测A检测10pF以下的小电容因10pF以下的固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性的检查其是否有漏电,内部短路或击穿现象。
测量时,可选用万用表R×10k挡,用两表笔分别任意接电容的两个引脚,阻值应为无穷大。
若测出阻值(指针向右摆动)为零,则说明电容漏电损坏或内部击穿。
B检测10PF~001μF固定电容器是否有充电现象,进而判断其好坏。
万用表选用R×1k挡。
两只三极管的β值均为100以上,且穿透电流要小。
可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。
万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。
由于复合三极管的放大作用,把被测电容的充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于观察。
应注意的是:在测试操作时,特别是在测较小容量的电容时,要反复调换被测电容引脚接触A、B两点,才能明显地看到万用表指针的摆动。
C对于001μF以上的固定电容,可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。
2电解电容器的检测A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以,测量时,应针对不同容量选用合适的量程。
根据经验,一般情况下,1~47μF间的电容,可用R×1k挡测量,大于47μF的电容可用R×100挡测量。
B将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡,容量越大,摆幅越大),接着逐渐向左回转,直到停在某一位置。
此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻,此值略大于反向漏电阻。
整流电路 滤波电容
整流电路滤波电容滤波电容是整流电路中的重要元件之一,它在电路中起到了关键的作用。
本文将详细介绍滤波电容的原理、作用以及选型等方面的内容,以帮助读者更好地理解和应用滤波电容。
一、滤波电容的原理滤波电容是通过充放电的原理实现对电流或电压信号的滤波。
在整流电路中,滤波电容主要用于平滑直流电压信号,使其更加稳定。
当交流电压信号经过整流后,会变成具有脉动的直流电压信号。
而滤波电容的作用就是通过充电和放电的过程,将这些脉动的部分平滑掉,使输出的直流电压更加稳定。
二、滤波电容的作用滤波电容可以平滑直流电压信号,消除脉动,使得输出的电压更加稳定。
这对于一些对电压要求较高的电子设备来说非常重要,可以有效地提高设备的稳定性和可靠性。
此外,滤波电容还可以减小电路中的噪声干扰,提高信号的纯净度。
三、滤波电容的选型在选择滤波电容时,需要考虑电容的容值和工作电压。
容值的选择应根据电路的需求来确定,一般来说,容值越大,滤波效果越好。
但是过大的容值会增加电路的成本和体积,因此需要根据实际情况进行权衡。
工作电压则应大于电路中最大的工作电压,以保证电容的正常工作。
此外,还应考虑电容的尺寸、温度特性等因素。
四、滤波电容的应用滤波电容广泛应用于各种电子设备中,特别是在直流电源和电子变流器中。
在直流电源中,滤波电容可以平滑输出的电压,提供稳定的电源电压给其他电路使用。
在电子变流器中,滤波电容可以减小输出电压的脉动,提供稳定的输出电压给负载使用。
五、滤波电容的注意事项在使用滤波电容时,需要注意以下几点。
首先,应正确连接电容的正负极性,避免反接导致电容损坏。
其次,应注意电容的工作温度范围,避免超过其额定温度范围,导致电容性能下降甚至损坏。
此外,还要避免电容受到过高的电压冲击,以免损坏电容。
滤波电容在整流电路中具有重要的作用,可以平滑输出的电压信号,提供稳定的电源给其他电路使用。
在选择滤波电容时,需要考虑电容的容值和工作电压,并注意连接方式和工作条件。
给整流电路配个滤波电容有什么要求,配多大容量才算标准呢?
给整流电路配个滤波电容有什么要求,配多⼤容量才算标准呢?变压器次级输出的交流电压经桥式整流变为脉动直流后,⼀般还需要添加滤波电容来滤除其中的交流成分,这样才能得到较稳定的直流电压。
⾄于整流后选⽤多⼤的滤波电容,⼀般视负载电流⽽定。
下⾯我们就介绍⼀下滤波电容容量及其耐压值的选取⽅法。
▲桥式整流滤波电路。
上图是⼀个简单的桥式整流滤波电路,电容C1为低频滤波电容,C2为⾼频滤波电容,RL为负载。
变压器次级的交流电压经桥式整流后输出的直流电压是脉动直流,⾥⾯含有⼤量的纹波成分,这⾥接⼀个滤波电容C1可以将这些交流纹波滤除。
在⼀定范围内,C1容量越⼤,滤波效果越好,但是C1达到⼀定容量之后,再增⼤其容量对提⾼滤波效果已没什么明显的作⽤,此时若想进⼀步减⼩纹波成分,只有采⽤稳压电路了。
▲ 2200µF的铝电解电容。
滤波电容容量的选取⼀般滤波电容C1可以根据负载电流的⼤⼩来选取。
若负载电流在百⼗mA,C1可选⽤330~470µF的电解电容;负载电流在0.4~1A,C1可选⽤1000µF的电解电容;若负载电流在1~2A选⽤2200~3300µF的电解电容;若负载电流在3A左右,选⽤4700µF左右的电解电容即可。
滤波电容耐压值的选取整流电路中滤波电容耐压值⼀般只要⼤于电容两端最⾼电压的1.2~1.5倍即可。
当然,滤波电容耐压值选的更⾼亦可以,只是对于这些⼤容量的电解电容,在容量不变时,耐压值越⾼,体积也就越⼤,并且价格也较⾼。
电容C2的作⽤由于⼤容量的铝电解电容的卷层电感较⼤,⾼频滤波效果较差,为了减⼩输出电压中的⾼频纹波,⼀般在C1两端并联⼀个0.1~0.47µF的⽆极性电容来滤除⾼频纹波。
这个⼩电容⼀般选⽤瓷⽚电容或独⽯电容即可。
顺便说⼀下,滤波电容容量的选取还要视负载的种类⽽定。
譬如,负载是⼀个灯泡或⽤来给蓄电池充电,此时负载对纹波要求并不是很⾼,滤波电容容量即使⼩⼀些亦可以。
滤波电容的选择原则与经验
4.3 滤波电容器的选择4.3.1 滤波电容器额定电压的选择滤波电容器在输入电压220V±20%或输入电压85V~265V (110V -20%~220V +20%)时的最高整流输出电压可以达到370V ,因此应选择额定电压为400V 的电解电容器或选择两只额定电压为200V (也可以是250V )的电解电容器串联使用。
需要注意的是,尽管电解电容器的额定电压有10%左右富裕量,在上述应用场合下,从产品的安全角度考虑是不允许使用额定电压为300V 或350V 的电解电容器。
对于带有功率因数校正的整流滤波电路,当功率因数校正电路输出电压为380V 时可以选择额定电压400V 电解电容器,而功率因数校正电路输出电压高于380V 时则只能选择额定电压为450V 的电解电容器。
4.3.2 滤波电容器电容量的选择滤波电容器,为限制整流滤波输出电压纹波,正确选择电容量是非常重要的。
通常滤波电容器的电容量在输入电压220V±20%时按输出功率选择为:不低于每瓦1μF (即:≥1μF/W ),输入电压85V~265V (110V -20%~220V +20%)输入时按输出功率选择为:不低于每瓦(3~4)μF (即:≥(3~4)μF/W )。
滤波电容器电容量的取值依据为:在220V±20%交流输入及85V~265V 交流输入的最低值时,整流输出电压最低值分别不低于200V 和90V ,在同一输入电压下的整流滤波输出电压分别约为:240V 和115V ,电压差分别为:40V 和25V 。
每半个电源周波(10mS ),整流器导电时间约2mS ,其余8mS 为滤波电容器放电时间,承担向负载提供全部电流,即:UtI C O ∆⋅=(4.3) 220V±20%交流输入时:)10(200025.084086-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C (4.4) O O O O I I U P 200=⋅= (4.5)200O O O O PU P I ==(4.6) )10(6-⨯=O P C )(F (4.7)即:1μF/W85V~265V 交流输入时:)10(32004.082586-⨯=⋅⋅=⋅=O O O I mS I mSI C (4.8) O O O O I I U P 90=⋅= (4.9)90OO O O P U P I ==(4.10) )10(6.36-⨯=O P C )(F (4.11)即:3.6μF/W每半个电源周波(10mS ),整流器导电时间约3mS ,其余7mS 为滤波电容器放电时间,承担向负载提供全部电流,则:滤波电容器容量为:0.88μF/W 和3.15μF/W 。
整流滤波时电容和电感大小型号选择
整流滤波时电容和电感大小型号的选择纸介电容用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。
它的特点是体积较小,容量可以做得较大。
但是有固有电感和损耗都比较大,用于低频比较合适。
云母电容用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。
它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路。
陶瓷电容用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成。
它的特点是体积小,耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路。
铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路。
薄膜电容结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯。
涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。
聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路。
金属化纸介电容结构和纸介电容基本相同。
它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容量较大,一般用在低频电路中。
油浸纸介电容它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压。
它的特点是电容量大、耐压高,但是体积较大。
铝电解电容它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。
还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。
它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。
使用的时候,正负极不要接反。
钽、铌电解电容它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。
它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。
用在要求较高的设备中。
半可变电容也叫做微调电容。
它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成。
调节的时候改变两片之间的距离或者面积。
电容选择应遵循的原则
电容选择应遵循的原则[导读]通常音频电路中包括滤波、耦合、旁路、分频等电容,如何在电路中更有效地选择使用各种不同类型的电容器对音响音质的改善具有较大的影响。
1.滤波电容整流后由于滤波用的电容器容量较大,故必须使用电解电容。
滤波通常音频电路中包括滤波、耦合、旁路、分频等电容,如何在电路中更有效地选择使用各种不同类型的电容器对音响音质的改善具有较大的影响。
1.滤波电容整流后由于滤波用的电容器容量较大,故必须使用电解电容。
滤波电容用于功率放大器时,其值应为10000μF 以上,用于前置放大器时,容量为1000μF 左右即可。
当电源滤波电路直接供给放大器工作时,其容量越大音质越好。
但大容量的电容将使阻抗从 10KHz 附近开始上升。
这时应采取几个稍小电容并联成大电容同时也应并联几个薄膜电容,在大电容旁以抑制高频阻抗的上升,如下图所示。
图 1 滤波电路的并联2.耦合电容耦合电容的容量一般在0.1μF~ 1μF 之间,以使用云母、丙烯、陶瓷等损耗较小的电容音质效果较好。
3.前置放大器、分频器等前置放大器、音频控制器、分频器上使用的电容,其容量在100pF~0.1μF 之间,而扬声器分频LC 网络一般采用1μF~ 数10μF 之间容量较大的电容,目前高档分频器中采用 CBB 电容居多。
小容量时宜采用云母,苯乙烯电容。
而 LC 网络使用的电容,容量较大,应使用金属化塑料薄膜或无极性电解电容器,其中无机性电解电容如采用非蚀刻式,则更能获取极佳音质。
电容的基础知识——————————————一、电容的分类和作用电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。
由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同:按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。
按介质材料可分为: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。
滤波电容选取
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。
我们知道,一般我们所用的电容最重要的一点就是滤波和旁路,我在设计中也正是这么使用的。
对于高频杂波,一般我的经验是不要过大的电容,因为我个人认为,过大的电容虽然对于低频的杂波过滤效果也许比较好,但是对于高频的杂波,由于其谐振频率的下降,使得对于高频杂波的过滤效果不很理想。
所以电容的选择不是容量越大越好。
疑问点:1。
以上都是我的经验,没有理论证实,希望哪位可以在理论在帮忙解释一下是否正确。
或者推荐一个网页或者网站。
2。
是不是超过了谐振频率,其阻抗将大大增加,所以对高频的过滤信号,其作用就相对减小了呢?3。
理想的滤波点是不是在谐振频率这点上???(没有搞懂中)4。
以前只知道电容的旁路作用是隔直通交,现在具体于PCB设计中,电容的这一旁路作用具体体现在哪里?~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~在用电容抑制电磁骚扰时,最容易忽视的问题就是电容引线对滤波效果的影响。
电容器的容抗与频率成反比,正是利用这一特性,将电容并联在信号线与地线之间起到对高频噪声的旁路作用。
然而,在实际工程中,很多人发现这种方法并不能起到预期滤除噪声的效果,面对顽固的电磁噪声束手无策。
出现这种情况的一个原因是忽略了电容引线对旁路效果的影响。
实际电容器的电路模型是由等效电感(ESL)、电容和等效电阻(ESR)构成的串联网络。
理想电容的阻抗是随着频率的升高降低,而实际电容的阻抗是图1所示的网络的阻抗特性,在频率较低的时候,呈现电容特性,即阻抗随频率的增加而降低,在某一点发生谐振,在这点电容的阻抗等于等效串联电阻ESR。
在谐振点以上,由于ESL的作用,电容阻抗随着频率的升高而增加,这是电容呈现电感的阻抗特性。
在谐振点以上,由于电容的阻抗增加,因此对高频噪声的旁路作用减弱,甚至消失。
电容的谐振频率由ESL和C共同决定,电容值或电感值越大,则谐振频率越低,也就是电容的高频滤波效果越差。
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整流滤波电容器的选择
来源:编者:陈永真发布时间:2012-11-30
摘要:本文分析了市电直接整流电路的滤波电容器的选择方式,分析了带有和不带有功率因数校正的整流滤波电路的电容器耐压的选择;分析了根据滤波电容器的工作特点提出电容量的选择依据,还要验证滤波电容器流过的纹波电流是否满足要求。
关键词:电容量纹波电压纹波电流
Abstract:
Keyword:
前言
整流电路是电子线路中最常见的电路,从电路的简单性、廉价性角度考虑,选择电容输入式滤波总是最佳的选择,对于市电输入的电子线路如何正确的选择滤波电容器使得既可以满足电路的要求,又可以使成本最低。
1.滤波电容器额定电压的选择
滤波电容器在输入电压220V±20%或输入电压85V~265V(110V-20%~220V+20%)时的最高整流输出电压可以达到370V,因此应选择额定电压为400V的电解电容器或选择两只额定电压为200V(也可以使250V)的电解电容器串联使用。
需要注意的是,尽管电解电容器的额定电压有10%左右富裕量,在上述应用场合下,从产品的安全角度考虑是不允许使用额定电压为300V或350V的电解电容器。
对于带有功率因数校正的整流滤波电路,当功率因数校正电路输出电压为380V时可以选择额定电压400V电解电容器,而功率因数校正电路输出电压高于380V时则只能选择额定电压为450V的电解电容器。
2.滤波电容器电容量的选择
滤波电容器,为限制整流滤波输出电压纹波,正确选择电容量是非常重要的。
通常滤波电容器的电容量在输入电压220V±20%时按输出功率选择为:不低于每瓦1μf(即:≥1μf/W),输入电压85V~265V(110V-20%~220V+20%)输入时按输出功率选择为:不低于每瓦(3~4)μf(即:≥(3~4)μf/W)。
滤波电容器电容量的取值依据为:在220V±20%交流输入及85V~265V交流输入的最低值时,整流输出电压最低值分别不低于200V和90V,在同一输入电压下的整流滤波输出电压分别约为:240V和115V,电压差分别为:40V和25V。
每半个电源周波(10mS),整流器导电时间约2mS,其余8mS为滤波电容器放电时间,承担向负载提供全部电流,即:
(1)
220V±20%交流输入时:
(2)
(3)
(4)
(5)
即:1μf/W
85V~265V交流输入时:
(6)
(7)
(8)
(9)
即:3.6μf/W
每半个电源周波(10mS),整流器导电时间约3mS,其余7mS为滤波电容器放电时间,承担向负载提供全部电流,则:滤波电容器容量为:0.88μf/W和3.15μf/W。
以上是从滤波后的纹波电压角度考虑如何选择,如果从电解电容器的的额定电流和寿命考虑则需要清楚滤波电解电容器所能承受的纹波电流和预计电容器的寿命。
3.一般铝电解电容器可以承受的纹波电流和可能出现的实际纹波电流
铝电解电容器可以承受的纹波电流如表1和表2。
表1 国产CD110型铝电解电容器的纹波电流
额定电压(V)电容量(μf)
0.47 1 2—2 3.3 4.7 10 22 33 47
额定纹波电流(mA)
400 15 22 38 54 71 123 197 277 361
450 18 25 43 59 76 123 226 304 380
表2某型号国产插脚式铝电解电容
额定电压(V)电容量(μf)
33 39 47 56 68 82 100 120
额定纹波电流(A)
400 0.27 0.31 0.34 0.38 0.46 0.53 0.55
450 0.25 0.28 0.31 0.36 0.38 0.44 0.50 0.58
额定电压(V)电容量(μf)
150 180 220 270 330 390 470
额定纹波电流(A)
400 0.63 0.72 0.79 0.98 1.12 1.27 1.33
450 0.66 0.74 0.88 0.99 1.15 1.28
对于220V整流电容输入式滤波电路,对应的输出功率与输入电流间的关系为:(10)
通常,在没有功率因数校正的功率因数约为0.6,考虑整机效率0.8,在最低输入电压(220V-20%,即176V整流输出约为200V)时的输出功率与输入电流间的关系为:(11)
这时对应的整流输出电流平均值与输出功率的关系为:
(12)
其输出有效值大约是输出电流平均值近两倍。
由表4—1可以看到仅有额定电压为400V 的引线式CD110型铝电解电容器的额定纹波电流在10W以下可以满足1μf/W的应用条件,其他容量、规格的电解电容器则需要(2~3)μf/W才能满足,因此,在耗电功率为150W的电视机中通常选用105℃、470μf/400V的电解电容器。
更大功率的则需要(4~5)μf/W。
如果不想选择大的电容量又想获得大的额定纹波电流,可以选用多只电解电容器并联的方案,如一只100μf/400V电解电容器的额定纹波电流大约为0.53A,两支并联可以达到1.06A,相当于单只330μf/400V的额定纹波电流。
如输入电压为全电压范围(AC85V到264V适用于全世界各国的市电电压等级)时,对
应的输出功率与输入电流间的关系为:
(13)
当选择3μf/W时,仅有额定电压为400V的引线式CD110型铝电解电容器的额定纹波电流在10W以下可以满足3μf/W的应用条件,其他容量、规格的电解电容器则需要(5~7)μf/W才能满足。
当然也可以选用不大于电解电容器3.5倍额定纹波电流的应用条件,以尽可能减小电解电容器的容量,所付出的代价是电解电容器的寿命明显缩短,对于适应寿命短的电子装置(如实际工作寿命短于一年)可以参用这样的选择方式。
如果整流器与滤波电容器之间接一滤波电感。
电感可以起到平滑电流的作用,可以降低流过滤波电容器的纹波电流,当滤波电感趋于无穷大时,流过滤波电容器的纹波电流为零。
所以在整流器与滤波电容器间接入容量适当的电感,不仅可以明显减小流过滤波电容器的纹波电流改善滤波电容器的使用状态,还有利于提高功率因数。
以上仅为工频整流的纹波电流对滤波电解电容器工作状态和选用的影响,对于开关电源或其他开关型变换器用整流滤波电路中的电解电容器还要吸收开关变换器在开关过程产生的高频开关电流。
因此,滤波电容器中不仅存在整流滤波的纹波电流,而且还存在高频开关变换电流。
不同电路拓扑的开关变换器所产生的高频开关变换电流也不同。
其中数全电压范围的电流断续型反激式变换器为最大,大约达到变换器输入电流平均值的1~5倍(峰值)或1~2(有效值)。
表3列出单相220V交流输入的各种变换器的高频开关变换电流有效值。
表3 单相220V交流输入的各种变换器的高频开关变换电流有效值
220V±20%反激电流断续Dmax=0.4 220V±20%正激
Dmax=0.4 220V±20%全桥
Dmax=0.8 220V±20%半桥
Dmax=0.8 220V±20%推挽
Dmax=0.8
Im /W (A) 0.03145 0.0156 0.0078 0.0078 0.0078
Irms/W (A) 0.0114 0.00988 0.007 0.007 0.007
从表1—3中可以看到电流断续比电流连续向滤波电容器索取更大的纹波电流,占空比小比占空比大向滤波电容器索取更大的纹波电流,因此,从滤波电容器角度看选用电流连续工作模式并且较大的占空比工作状态将有利于滤波电容器应用寿命的延长。
参考文献
[1] 陈永真等,单管变换器及其应用,机械工业出版社,2006年。