濾波電容大小的計算方法

1、電源濾波電容大小的計算方法濾波電容工程粗略計算公式：按RC時間常數(shù)近似等于35倍電源半周期估算。給出一例：負(fù)載情況：直流1A，12V。其等效負(fù)載電阻12歐姆。橋式整流(半波整流時，時間常數(shù)加倍)： RC = 3 (T/2) C = 3 (T/2) / R = 3 x (0.02 / 2 ) / 12 = 2500 (F) 工程中可取2200 F，因?yàn)闆]有2500 F這一規(guī)格。若希望紋波小些，按5倍取。這里，T是電源的周期，50HZ時，T = 0.02 秒。時間的國際單位是S。僅供參考 C=Q/U-Q=C*UI=dQ/dt-I=d(C*U)/dt=C*dU/dtC=I*dt/dU從上式可以看出，

2、濾波電容大小與電源輸出電流和單位時間電容電壓變化率有關(guān)系，且輸出電流越大電容越大，單位時間電壓變化越小電容越大我們可以假設(shè)，單位時間電容電壓變化1v（dV1）（可能有人說變化也太大了吧，但想下我們一般做類似lm886的時候用的電壓是30v左右，電壓下降1v，電壓變化率是96.7，我認(rèn)為不算小了，那如果您非認(rèn)為這個值小了，那你可以按照你所希望的值計算一下，或許你發(fā)現(xiàn)你所需要的代價是很大的），則上式變?yōu)镃I*dt。那么我們就可以按照一個最大的猝發(fā)大功率信號時所需要的電流和猝發(fā)時間來計算我們所需要的最小電容大小了，以lm3886為例，它的最大輸出功率是125W，那么我么可以假設(shè)需要電源提供的最大功率

3、是150W，則電源提供的最大電流是I150/(30+30)=2.5A(正負(fù)電源各2.5A），而大功率一般是低頻信號，我們可以用100Hz信號代替，則dt1/1000.01s，帶上上式后得到C2.50.010.02525000uF。以上計算是按照功放的最大功率計算的，如果我們平時是用小音量聽的話，電容不需要這么大的，我認(rèn)為滿足一定的紋波系數(shù)就可以了，4700u或許就已經(jīng)夠用了。喜歡大音量的同志那就必須要用大水塘了，10000u也不算大。ps：如果按照dV0.1v計算，則C25萬uF，可以想像在電源上你要花多少錢，而且對音質(zhì)的影響有多大還很難說。而且從上面的計算還可以得出結(jié)論，給lm3886供電的

4、變壓器的功率必須要大于150W，如果用一個變壓器給雙路供電必須大于300W。 還有些人可能要問你的計算有問題，因?yàn)殡娙菰诮o電路供電的時候，變壓器還在給它充電，應(yīng)該不需要這么大的電容。我們也可以計算一下，當(dāng)供電30v時，電流2.5A，相當(dāng)與電容接了一個12歐姆的負(fù)載（這個是瞬時最小電阻），則變壓器要給電容充電的時間是TRc120.0250.3s，而在0.01s內(nèi)變壓器給電容充不了多少電，功放電路的能量要全部由電容供給下載 (6.25 KB)2007-7-13 16:14半波整流時，紋波公式（推導(dǎo)就不貼了，交流電等效內(nèi)阻=0）： Vr約等于 (Vp-Vd) / (RL*C1*fin)Vr是紋波，V

5、p是交流電峰值，Vd是二極管正向壓降，fin是交流電頻率，或者Vr=IL / (C1*fin) IL是負(fù)載電流全波整流Vr=(Vp-2Vd) / (2*RL*C1*Fin)串聯(lián)式開關(guān)電源儲能濾波電感的計算 從上面分析可知，串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓Uo與控制開關(guān)的占空比D有關(guān)，還與儲能電感L的大小有關(guān)，因?yàn)閮δ茈姼蠰決定電流的上升率（di/dt），即輸出電流的大小。因此，正確選擇儲能電感的參數(shù)相當(dāng)重要。 串聯(lián)式開關(guān)電源最好工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)，或連續(xù)電流狀態(tài)。串聯(lián)式開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，濾波輸出電壓Uo正好是濾波輸入電壓uo的平均值Ua，此時，開關(guān)電源輸出電壓的調(diào)整率為最好，且輸出電

6、壓Uo的紋波也不大。因此，我們可以從臨界連續(xù)電流狀態(tài)著手進(jìn)行分析。我們先看（1-6）式：當(dāng)串聯(lián)式開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，即D = 0.5時，i(0) = 0，iLm = 2 Io，因此，（1-6）式可以改寫為：式中Io為流過負(fù)載的電流（平均電流），當(dāng)D = 0.5時，其大小正好等于流過儲能電感L最大電流iLm的二分之一；T為開關(guān)電源的工作周期，T正好等于2倍Ton。由此求得：或： （1-13）和（1-14）式，就是計算串聯(lián)式開關(guān)電源儲能濾波電感L的公式（D = 0.5時）。（1-13）和（1-14）式的計算結(jié)果，只給出了計算串聯(lián)式開關(guān)電源儲能濾波電感L的中間值，或平均值，對于極端情況

7、可以在平均值的計算結(jié)果上再乘以一個大于1的系數(shù)。 如果增大儲能濾波電感L的電感量，濾波輸出電壓Uo將小于濾波輸入電壓uo的平均值Ua，因此，在保證濾波輸出電壓Uo為一定值的情況下，勢必要增大控制開關(guān)K的占空比D，以保持輸出電壓Uo的穩(wěn)定；而控制開關(guān)K的占空比D增大，又將會使流過儲能濾波電感L的電流iL不連續(xù)的時間縮短，或由電流不連續(xù)變成電流連續(xù)，從而使輸出電壓Uo的電壓紋波UP-P進(jìn)一步會減小，輸出電壓更穩(wěn)定。 如果儲能濾波電感L的值小于（1-13）式的值，串聯(lián)式開關(guān)電源濾波輸出的電壓Uo將大于濾波輸入電壓uo的平均值Ua，在保證濾波輸出電壓Uo為一定值的情況下，勢必要減小控制開關(guān)K的占空比D

8、，以保持輸出電壓Uo的值不變；控制開關(guān)K的占空比D減小，將會使流過濾波電感L的電流iL出現(xiàn)不連續(xù)，從而使輸出電壓Uo的電壓紋波UP-P增大，造成輸出電壓不穩(wěn)定。 由此可知，調(diào)整串聯(lián)式開關(guān)電源濾波輸出電壓Uo的大小，實(shí)際上就是同時調(diào)整流過濾波電感L和控制開關(guān)K占空比D的大小。 由圖1-4可以看出：當(dāng)控制開關(guān)K的占空比D小于0.5時，流過濾波電感L的電流iL出現(xiàn)不連續(xù)，輸出電流Io小于流過濾波電感L最大電流iLm的二分之一，濾波輸出電壓Uo的電壓紋波UP-P將顯著增大。因此，串聯(lián)式開關(guān)電源最好不要工作于圖1-4的電流不連續(xù)狀態(tài)，而最好工作于圖1-3和圖1-5表示的臨界連續(xù)電流和連續(xù)電流狀態(tài)。 串聯(lián)

9、式開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)，輸出電壓Uo等于輸入電壓Ui的二分之一，等于濾波輸入電壓uo的平均值Ua；且輸出電流Io也等于流過濾波電感L最大電流iLm的二分之一。 串聯(lián)式開關(guān)電源工作于連續(xù)電流狀態(tài)，輸出電壓Uo大于輸入電壓Ui的二分之一，大于濾波輸入電壓uo的平均值Ua；且輸出電流Io也大于流過濾波電感L最大電流iLm的二分之一。串聯(lián)式開關(guān)電源儲能濾波電容的計算 我們同樣從流過儲能電感的電流為臨界連續(xù)電流狀態(tài)著手，對儲能濾波電容C的充、放電過程進(jìn)行分析，然后再對儲能濾波電容C的數(shù)值進(jìn)行計算。 圖1-6是串聯(lián)式開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，串聯(lián)式開關(guān)電源電路中各點(diǎn)電壓和電流的波形。圖1

10、-6中，Ui為電源的輸入電壓，uo為控制開關(guān)K的輸出電壓，Uo為電源濾波輸出電壓，iL為流過儲能濾波電感電流，Io為流過負(fù)載的電流。圖1-6-a）是控制開關(guān)K輸出電壓的波形；圖1-6-b）是儲能濾波電容C的充、放電曲線圖；圖1-6-c）是流過儲能濾波電感電流iL的波形。當(dāng)串聯(lián)式開關(guān)電源工作于臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，控制開關(guān)K的占空比D等于0.5，流過負(fù)載的電流Io等于流過儲能濾波電感最大電流iLm的二分之一。 在Ton期間，控制開關(guān)K接通，輸入電壓Ui通過控制開關(guān)K輸出電壓uo ，在輸出電壓uo作用下，流過儲能濾波電感L的電流開始增大。當(dāng)作用時間t大于二分之一Ton的時候，流過儲能濾波電感L的電流

11、iL開始大于流過負(fù)載的電流Io ，所以流過儲能濾波電感L的電流iL有一部分開始對儲能濾波電容C進(jìn)行充電，儲能濾波電容C兩端電壓開始上升。 當(dāng)作用時間t等于Ton的時候，流過儲能濾波電感L的電流iL為最大，但儲能濾波電容C的兩端電壓并沒有達(dá)到最大值，此時，儲能濾波電容C的兩端電壓還在繼續(xù)上升，因?yàn)?，流過儲能濾波電感L的電流iL還大于流過負(fù)載的電流Io ；當(dāng)作用時間t等于二分之一Toff的時候，流過儲能濾波電感L的電流iL正好等于負(fù)載電流Io，儲能濾波電容C的兩端電壓達(dá)到最大值，電容停止充電，并開始從充電轉(zhuǎn)為放電。 可以證明，儲能濾波電容進(jìn)行充電時，電容兩端電壓是按正弦曲線的速率變化，而儲能濾波電

12、容進(jìn)行放電時，電容兩端電壓是按指數(shù)曲線的速率變化，這一點(diǎn)后面還要詳細(xì)說明，請參考后面圖1-23、圖1-24、圖1-25的詳細(xì)分析。 圖1-6中，電容兩端的充放電曲線是有意把它的曲率放大了的，實(shí)際上它們的變化曲率并沒有那么大。因?yàn)閮δ転V波電感L和儲能濾波電容構(gòu)成的時間常數(shù)相對于控制開關(guān)的接通或關(guān)斷時間來說非常大（正弦曲線的周期：T = ），即：由儲能濾波電感L和儲能濾波電容組成諧振回路的諧振頻率，相對于開關(guān)電源的工作頻率來說，非常低，而電容兩端的充放電曲線變化范圍只相當(dāng)于正弦曲線零點(diǎn)幾度的變化范圍，因此，電容兩端的充、放電曲線基本上可以看成是直線，這相當(dāng)于用曲率的平均值取代曲線曲率。同理，圖1-

13、3、圖1-4、圖1-5中儲能濾波電容C的兩端電壓都可以看成是按直線變化的電壓，或稱為電壓或電流鋸齒波。 實(shí)際應(yīng)用中，一般都是利用平均值的概念來計算儲能濾波電容C的數(shù)值。值得注意的是：濾波電容C進(jìn)行充、放電的電流ic的平均值Ia正好等于流過負(fù)載的電流Io，因?yàn)?，在D等于0.5的情況下，電容充、放電的時間相等，只要電容兩端電壓的平均值不變，其充、放電的電流必然相等，并等于流過負(fù)載的電流Io。濾波電容C的計算方法如下： 由圖1-6可以看出，在控制開關(guān)的占空比D等于0.5的情況下，電容器充、放電的電荷和充、放電的時間，以及正、負(fù)電壓紋波值均應(yīng)該相等，并且電容器充電流的平均值也正好等于流過負(fù)載的電流。因

14、此，電容器充時，電容器存儲的電荷Q為：電容器充電的電壓增量2Uc為：由此求得：或： （1-17）和（1-18）式，就是計算串聯(lián)式開關(guān)電源儲能濾波電容的公式（D = 0.5時）。式中：Io是流過負(fù)載的電流，T為控制開關(guān)K的工作周期，UP-P為輸出電壓的波紋。電壓波紋UP-P一般都取峰-峰值，所以電壓波紋正好等于電容器充電或放電時的電壓增量，即：UP-P = 2Uc 。 順便說明，由于人們習(xí)慣上都是以輸出電壓的平均值為水平線，把電壓紋波分成正負(fù)兩部分，所以這里遵照習(xí)慣也把電容器充電或放電時的電壓增量分成兩部分，即：2Uc。 同理，（1-17）和（1-18）式的計算結(jié)果，只給出了計算串聯(lián)式開關(guān)電源儲能濾