全波整流电路的电容值

电器工程 电容器
2022-01-13 15:38:05

为什么我们在全波整流电路中使用特定值的电容器而不是任意值的电容器?例如,在下面的电路图中显示了一个 470uF 的电容器,那么为什么我不能使用 100uF 或 1000uF 的电容器呢?如何选择正确的值?还有电容C4的意义是什么?

12V直流电源

4个回答

我假设你在谈论C5。该电容确保 7812 的电压输入是平滑的。它是这样工作的:

在此处输入图像描述

图片参考:http ://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_6.html

负载越(电流越大),电容器放电越快,因此纹波越大。我们希望输入电压(到负载)尽可能平滑,因为有时由于电源纹波太大,设备会表现得很奇怪。

当负载太重以至于纹波太大时,您可以使用更大的电容器,因为这样可以使线路更加平滑。因此,这取决于负载所需的电容器值。

您可以计算给定电源频率(不太重要)和负载电流所需的电容器电容- 但是,我更喜欢测试一下并用示波器测量纹波。

一些答案已经解释了涟漪,但不进行计算。两者都很重要。您可以使用以下等式:

\$I=C{{dV}\over{dt}}\$

这描述了电流如何流过电容器。您可以将其简化为:

\$I=C{{V}\over{T}}\$

因此,如果在您的电桥输出端绘制 100mA,并且您的 C=470uF,您可以说:

\$t = {{1}\over{120Hz}} \约 0.00833s\$

(t=1/f,所以 f=120Hz,因为你有 60Hz 全波整流,所以 2*60),所以重新排列你得到的方程:

\$V={{{I}\cdot{t}}\over{C}}={{{0.1}\cdot{0.00833}}\over{470{\mu}F}} \约1.7V\$

因此您的输出将充电至约 12V(忽略二极管压降)并放电至 10.3V 并重复,因此您的输出将有 1.7V 纹波。

这种方法是一个很好的近似。输出后还有一个调节器,可以处理一定量的纹波并进一步平滑它。如果您将电容降低到 100uF,那么您的稳压器可能无法处理增加的电压纹波。如果您将电容器提高到 1000uF,那么您的纹波会下降得更低,您的设计会更好,但成本可能会更高。希望有帮助。

7812 稳压器需要比 12 高几伏的输入电压才能正常工作(参见数据表)。该最小电压与 12V 之间的差异称为“压降”。7812 是一个相当高的压差稳压器。只要输入电压足够(满足最小压降),稳压器就可以提供平滑的直流,其中来自桥式整流器的输入纹波降低了大约 80 dB(查看数据中的确切纹波降低分贝数)床单)。

如果您测量电容器上的电压,您会看到它充电到高于 12 的电压。变压器的次级绕组为 12V,但这是标称 RMS 交流电压。峰值电压实际上更高,而峰值电压是电容器充电的原因。如果次级绕组在 12V RMS 下工作,则电容器将充电至约 17V 的峰值。因此,在峰值处有 5V 的压降。

在每个周期,电容器充电到峰值电压。然后,当调节器从中汲取电流时,它会放电。电容器必须足够大,以便当稳压器在充电周期之间从中汲取电流时,电压不会降至该稳压器指定的最小电压以下。

这必须在稳压器消耗最大电流时的最坏负载情况下得到保证。

除了满足最坏情况下的电流消耗之外,如果您将电容器进一步增加到更大的值,它提供的唯一好处是它可以降低峰峰值纹波。这是一个次要的好处,因为监管机构已经在积极地将波动降低 80 到 90 分贝。如果稳压器输入端的纹波为 0.5V 峰峰值,并被削减 80 dB,则它在输出端变为 50\$\mu\$V 峰峰值。如果使用更大的电容器将输入降低到 0.3V 峰峰值,则输出纹波将从 50 \$\mu\$V 变为 30 \$\mu\$V。这两个值都很小,对电路可能微不足道。

如果电路需要更少的纹波,那么更好的方法是使用具有更多纹波抑制分贝的更好的稳压器,而不是使电容器更大。将抑制从 85 dB 提高到 110 dB 的稳压器将产生与真正巨大且不切实际的电容器替代相同的差异。

过大的电容在通电时会对变压器整流二极管造成压力,因为电容越大,浪涌电流越大,持续时间越长。

我通过的公式是: C=I*(ΔV)/(ΔT) 其中 I 是您想要输出的电流 ΔV 是您的电压纹波的最大量(电容器电压的峰峰值纹波)电路可以安全处理。最小峰值应高于您的稳压器所需的输入,通常比您的稳压电压高 3 伏。ΔT 可以用最小峰峰值电压除以最大峰值电压来计算,该值为 = X 和求解 arcsin(x)。你得到的角度必须减去 90°。360°发生在 Δt=1/(50-赫兹)=.02 所以 ΔT=(arcsin(x)-90°)*.02/360°

如果 I=1Amp, ΔV=5% 和 Vmax=15-volts 那么 Vmin=14.25 和 x=14.25/15=0.95 所以 ARCSIN(0.95)*.02/360=3,989uF 和最接近的标准电容值将是 4,700 uF 为滤波电容尺寸。