电容滤波的原理及作用

【电容器】的工作特点：可类比【水容器】的储存和释放。

当电容两端加上电压时，电容会迅速充满电，电荷被牢牢地‘吸附’在电容极板上，满电电压=电源电压。此时电容等效一个小电池的功能。

当电源电压降低或消失时，电容会像电池一样，把电放给威廉希尔官方网站 延续保持供电电压和时间。

如果把1000uf25v的电解电容接到电源上，电容就会储存送过来升起来的电压，还会在电源电压下降或停止是放给用电器，来补偿电源供给的低落或空缺。因为电容的充、放电功能，起到高充低补作用，减小了原电压的波动幅度，用于此处的电解电容按功能称作【滤波】电容。

另外强调一下：电容器的结构是，两块互相靠近、中间绝缘的金属板，工作时中间绝缘是不能导电的，所谓电容器能通交流、阻直流，只是现象不是本质，也给了很多人的困惑不解。

电容滤波的原理及作用

常用的滤波威廉希尔官方网站 有无源滤波和有源滤波两大类。电容滤波为无源滤波，本文详细介绍了电容滤波的工作原理以及其作用。

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。电容滤波威廉希尔官方网站 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R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。

整流威廉希尔官方网站 是将交流电变成直流电的一种威廉希尔官方网站 ，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，这样的威廉希尔官方网站 就是直流电源中的滤波威廉希尔官方网站 。

常用的滤波威廉希尔官方网站 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威廉希尔官方网站 采用C型滤波威廉希尔官方网站 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型滤波威廉希尔官方网站 ，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波威廉希尔官方网站 组成的。如图1虚线框即为加的一级RC滤波威廉希尔官方网站 。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威廉希尔官方网站 ，也被称作电子滤波器。威廉希尔官方网站 如图2。它是由C1、R、C2组成的π型RC滤波威廉希尔官方网站 与有源器件--晶体管T组成的射极输出器连接而成的威廉希尔官方网站 。由图2可知，流过R的电流IR=IE（1+β）=IR（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。采用此威廉希尔官方网站 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。