交流整流后,只能得到脉动的DC,而不能得到平滑的DC。利用电容器的充放电特性,可以将脉动DC滤波成相对平滑的DC。

在电源电路的设计中,我们需要使用滤波电容。只有选择合适的滤波电容,才能设计出纹波较小的电源。有线性电源和开关电源。不同类型的电源需要选择不同的滤波电容。

线性电源的滤波电容器

线性电源通过工频变压器降低为低压交流电,然后经过整流、滤波、稳压得到所需的直流电。由于线性电源的工作频率较低,只有50Hz或60Hz。电源本身的纹波比较小,滤波电容的作用主要是用来稳定电源的电压。因此,对滤波电容的要求不高。理论上,滤波电容器的电容越大,可以获得越平滑的DC电流。当输出电流瞬间变大时,滤波电容也能及时补充能量,避免电压瞬间被拉低。所以在线性电源中,可以考虑使用电容较大的电容。

开关电源的滤波电容器

开关电源和线性电容是完全不同的设计方案。开关电源需要先将输入的交流电整流滤波成高压直流电,再通过开关电源控制芯片将高压直流电转换成高频高压脉动直流电。高频变压器利用电磁感应原理,在次级获得低压脉动直流电,再经过整流滤波,得到所需的低压直流电。

在开关电源电路中,有两个滤波位置,高压滤波和低压滤波。

在高压端,电源的工作频率仍然是交流电的频率,只有50Hz或者60Hz。在这种情况下,需要选择高压滤波电容。

低压端的滤波位置不一样,因为高频切换后,工作频率一般是几十KHz,纹波和噪声相对较多。这时候就需要考虑电容的阻抗和频率特性,滤波电容的容量不是越大越好。随着电源频率的提高,电容会急剧下降,所以我们在选择滤波电容时需要考虑电容的ESR(等效串联阻抗)。尽量使用ESR值较小的滤波电容。电容需要在工作频率下具有较低的等效阻抗,才能有良好的滤波效果。

选择电容时应考虑开关电源的工作频率、输出电压、输出电流和电容。请参考前人的计算公式:C 0.289/{f (u/i ) ACv},ACv为纹波系数,单位为%。