單相橋式整流器濾波電路是直流電源系統(tǒng)中常見的經(jīng)典電路。本文重點(diǎn)分析電容濾波電路的工作過程。

圖1電容充放電電路

在打開本文的內(nèi)容之前，讓我們看一下經(jīng)典的電容測試。

電容充放電測試

在圖1的電路中，直流電壓源V1 = 12V，電阻R2 =1kΩ，開關(guān)S1，電容C1 =1μF，電阻R1 =1kΩ，開關(guān)S1可以左右切換電路。

圖2電容圖。

毫無疑問，當(dāng)S1閉合左側(cè)的電路時(shí)，電壓源V1對C1充電，直到C1兩端的電壓達(dá)到某個(gè)值，然后停止充電。電容兩端的電壓+電阻兩端的電壓R2=電源V1電壓12V。在仿真電路中，您可以看到以下內(nèi)容：

圖3充電期間電容兩端的電壓變化曲線

圖3中的紅色曲線是電容兩端的電壓變化，水平軸是時(shí)間軸，垂直軸是電壓值。電容器的充電曲線以指數(shù)形式上升，并在約3ms后達(dá)到約3.87V的最大值。

圖3電容放電過程圖

如果此時(shí)將開關(guān)向右轉(zhuǎn)，則電容器會(huì)將其所有“本體”電荷導(dǎo)向電阻器R1。如圖3所示，這種流動(dòng)過程稱為放電。執(zhí)行定量分析。“在分析過程中，使用了基爾霍夫定律和齊次微分方程的解。這些是在電路和高級數(shù)學(xué)中引入的。”

圖4 RC零輸入響應(yīng)

推導(dǎo)的過程可以忽略，重要的是結(jié)論。參見圖4。電阻兩端的電壓UR(t)和iR(t)隨時(shí)間呈指數(shù)變化。同時(shí)，由于指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)，當(dāng)時(shí)間為0時(shí)，該函數(shù)取最大值V1和V1 / R。當(dāng)時(shí)間達(dá)到無窮遠(yuǎn)時(shí)，電壓和電流值變?yōu)榱恪?/span>

令τ= RC

指數(shù)函數(shù)的變化率與τ有關(guān)。τ的值越大，函數(shù)的變化越平滑，放電速度越慢。τ的值越小，功能變化越快，放電速度越快。

圖5各種τ的指數(shù)曲線

從圖5中，您可以看到指數(shù)函數(shù)和τ值之間的關(guān)系。

當(dāng)τ= 1ms時(shí)，它是圖5中的綠色曲線。當(dāng)τ= 2ms時(shí)，它是圖5中的紅色曲線。當(dāng)τ= 10ms時(shí)，它是圖5中的黑色曲線。

通常，當(dāng)時(shí)間為3到5τ時(shí)，電壓和電流值基本上為0，這時(shí)放電被視為完成。您可以使用示波器查看實(shí)際波形。

圖6電容器放電曲線

波形呈指數(shù)下降。您可以看到電壓在419ms處開始下降，并在423ms處趨于穩(wěn)定。

總結(jié)：

電容器兩端的電壓不能突然變化。這樣可以穩(wěn)定并聯(lián)電路的電壓。如果您的電壓不如我的電容器高，我會(huì)給您充電，直到與我的電容器相同為止。如果你的電壓高于我的電壓，那就給我充電，直到我的電壓與你的電壓相同。流經(jīng)電容器的電流與電容器兩端的電壓變化率成比例(Ic = CdUc / dt)。電壓變化越快，電流越大。

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