濾波電容的放電時間為什麼比充電時間長?

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濾波電容的放電時間與充電時間不一樣,這是由於濾波電容的充電時間常數與放電時間常數不一樣所致。下面我們以簡單的半波整流電路為例,來介紹一下濾波電容的放電時間為何比充電時間長?




▲ 簡單的半波整流濾波電路。

上圖是一個簡單的半波整流濾波電路。電源變壓器次級輸出的交流電壓經1N4001二極管整流及電容C濾波後,加在負載RL兩端的電壓便是直流電壓。

在交流電的正半周時,變壓器次級的電壓通過二極管對電容C充電,由於該二極管處於正偏導通狀態,其等效電阻較小,故電容C可以很快充滿電。假設二極管的導通時的等效電阻為50Ω,C的容量為1000μF,則電容的充電時間常數τ=0.05KΩ x1000μF=50毫秒(這裡不考慮負載RL的影響)。


▲ 用於濾波的電解電容。

在交流電的負半周時,由於二極管反偏截止,此時其反向電阻極大,電容將通過RL放電,這裡假定RL的阻值為200Ω,則電容C的放電時間常數τ=0.2KΩ x1000μF=200毫秒。一般整流濾波電路中,負載RL的阻值是大於整流二極管的等效電阻的,故在濾波電容容量不變時,濾波電容的放電時間比充電時間長。若濾波電路中,濾波電容容量取得過小,那麼電容的放電時間常數將變小,此時負載RL兩端電壓的紋波成分將增大,導致輸出電壓不穩定,會隨著濾波電容的充放電而有較大的波動。


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濾波電容的充電和放電時間其實與電路的電阻有關

電容濾波其實是利用電容充電和放電的特性來實現直流電壓的穩定。在AC To DC的電源轉換電路中,交流電經過整流二極管整流後只可以得到脈動直流電,波動還是相當大的,加入濾波電容後,電壓上升過程,電容充電,電壓下降過程,電容放電,實現了電壓的穩定。我們可以把濾波電容充電所需要的時間稱為充電時間常數,把濾波電容放電所需要的時間稱為放電時間常數,充電時間常數和放電時間常數的大小與充電和放電的電阻和電容的容值大小有關。

電容器充電和放電曲線

電容器充電過程是一個無限接近最大電壓的過程,電容器兩端電壓達到最大電壓的0.63倍所用的時間叫做充電時間常數了。經過5倍充電時間常數時間的充電,我們就當電容充滿電了。放電過程與充電過程是相反的,放電過程是無限接近零電壓的過程。

濾波電容充電時間常數計算

濾波電容充電的時間與充電電阻和濾波電容容值的大小有關,Tc=RC。充電的電阻越大,充電時間越長,濾波電容容值越大,充電時間也是越長。

由下圖的整流濾波電路可知,交流電經過整流橋整流後,直接對濾波電容C1進行充電。整流二極管導通時內阻很小,假如整流二極管導通時的內阻是30Ω,濾波電容的容量是2200uf,Tc=30Ω x 2200uf=30Ω x 0.0022F=0.066S=66ms,充電相當快,只需要66毫秒就可以把電容的電壓充到63%了。

濾波電容放電時間常數計算

濾波電容的放電是通過負載進行的,負載一般都有一定的內阻,假如負載的電阻RL=300Ω,

同樣是2200uf的濾波電容,Tc=300Ω x 2200uf=300Ω x 0.0022F=0.66S=660ms,放電的時間為660毫秒。如果負載的內阻更大,那麼放電的時間就更長了。

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充電的時候壓差大,充的快,放電的時候壓差小放的慢


陰月有晴123


在電阻相同時實際上充放電的時間常數是一樣長的,


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