电容滤波电路的制作与检测

1．5．1 任务目标

(1)掌握电容滤波电路的构成和基本工作原理;

(2)能制作出电容滤波电路并能进行检测。

1．5．2 基础知识

电容滤波电路的组成与工作原理

交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小(电流大小)还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装置供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。

1．5．2．1 电路结构

电容器是一个储存电能的仓库。在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中; 当外加电压失去(或降低)之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压; 放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容器两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。

1．5．2．2 工作过程分析

图1-5-1是最简单的电容滤波电路，电容器与负载电阻并联，接在整流器后面，下面以图1-5-1(a)所示半波整流情况说明电容滤波的工作过程。在二极管导通期间，E2向负载电阻RL提供电流的同时，向电容器C充电，一直充到最大值。E2达到最大值以后逐渐下降; 而电容器两端电压不能突然变化，仍然保持较高电压。这时，D受反向电压，不能导通，于是UC便通过负载电阻RL放电。由于C和RL较大，放电速度很慢，在E2下降期间里，电容器C上的电压降得不多。当E2下一个周期来到并升高到大于UC时，又再次对电容器充电。如此重复，电容器C两端(即负载电阻RL两端)便保持了一个较平稳的电压，在波形图上呈现出比较平滑的波形。图1-5-2(a)(b)中分别表示出半波整流和全波整流时电容滤波前后的输出波形。

图1-5-1 具有电容滤波器的整流电路

图1-5-2 滤波前后波形

(a)半波整流; (b)全波整流

表1-5-1 滤波电容器容量和输出电流的关系

表1-5-2 带有滤波器的整流电路中各电压的关系

采用电容滤波的整流电路，输出电压随输出电流变化较大，这对于变化负载来说是很不利的。

1．5．3 技能实训

电容滤波电路的制作与检测

1．5．3．1 实训目标

(1)增强专业意识，培养良好的职业道德和职业习惯。

(2)熟悉电容滤波电路及其工作原理。

(3)会熟练使用常用电子仪器仪表。

(4)能正确装接电路，能对电路作相应的调试。

1．5．3．2 实训器材

(1)万能板1块。

(2)双踪示波器、自耦变压器各1台。

(3)万用表1块、毫安表1块。

(4)整流二极管1N40074只，500Ω/1A电阻1个，电容220μF/100V、47μF/100V各一个，导线若干，开关3个。

1．5．3．3 实训内容与步骤

(1)识别与检测元器件，若有元器件损坏，请说明情况。

(2)在万能板上按图1-5-3连接好电路，自耦变压器外置，且输出置零电位。

图1-5-3 电容滤波电路

(3)电路调试。

①接通工频正弦交流电源，调节自耦变压器使其输出电压为16V。

②断开S1、S2，合上S3，用示波器观察输出电压波形，用万用表测出输出电压UO，并将其与毫伏表的读数填入表1-5-3。

③合上S1、S3，用示波器观察输出波形，用万用表测出输出电压值UO，并将其与毫伏表的读数填入表1-5-3。

④合上S1、S2、S3，用示波器观察输出电压波形，用万用表测出输出电压，UO并将其与毫伏表的读数填入表1-5-3。

⑤合上S1、S2，断开S3，用示波器观察输出电压波形，用万用表测出输出电压，UO并将其与毫伏表的读数填入表1-5-3。

表1-5-3 电容滤波电路的输出电压值与波形(f=50Hz，U2=16V)

(4)电容滤波电路故障的分析，见表1-5-4。

表1-5-4 电容滤波电路故障分析

1．5．3．4 实训注意事项

(1)自耦变压器不是安全变压器，在使用时一定要注意: 原副绕组严禁对调使用，相线与零线不能接错，输出调压从零开始，使用结束后恢复零位。

(2)电路装接时，整流管、电解电容不能接错，以免损坏元器件，甚至烧毁电路。

(3)电路装接好之后，才可通电，不能带电改装电路。

(4)负载电阻RL不能过小，更不允许短路，以免烧毁毫安表。

(5)在调节自耦变压器以获得所需u2时，可将万用表打到对应交流电压挡，一只表笔固定到交流侧接地点，手持另一只表笔测u2有效值，另一只手调节旋钮。

1．5．3．5 实训考核

电容滤波电路的制作与检测考核评价如表1-5-5所示。

表1-5-5 考核评价表

注: 各项本分扣完为止。

1．5．3．6 实训思考

(1)为什么要求自耦变压器的输出调节从零往上调?

(2)滤波电容的大小与滤波效果之间有什么关系?

(3)电容滤波电路适用于电阻值大一些的还是小一些的负载? 为什么?