整流与滤波电路

整流电路的任务是利用二极管的单向导电性，把正、负交变的50Hz电网电压变成单方向脉动的直流电压。

整流电路只是将交流电变换为单方向的脉动电压和电流，由于后者含有较大的交流成分，通常还需在整流电路的输出端接入滤波电路，以滤除交流分量，从而得到平滑的直流电压。

由波形可知：

1.开关S打开时，电容两端电压为变压器付边的最大值 。

2 .开关S闭合，即为电容滤波电阻负载，当变压器付边电压大于电容上电压时 ，电容充电，输出电压升高，当 时电容放电，输出下降。如此充电快，放电慢的不断反复，在负载上将得到比较平滑的输出电压。当负载电阻越大时，放电越慢，纹波电压越小，负载电阻小时，放电快，纹波大，而且输出电压低。

为此有三种情况下的输出电压估算值：

1)电容滤波，负载开路时 。

2)无电容滤波，电阻负载时，输出电压平均值为： 。 

3)电容滤波，电阻负载时通常用下式进行估算 ，通常按 估算。

为确保二极管安全工作，要求：不同电子设备要求其电源电压的平滑程度不同，为此可采用不同的滤波电路。常见的有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路(两个或两个以上滤波元件组成)。

二、线性串联型稳压电路

整流滤波后的电压是不稳压的，在电网电压或负载变化时，该电压都会产生变化，而且纹波电压又大。所以，整流滤波后，还须经过稳压电路，才能使输出电压在一定的范围内稳定不变。

1.稳压电路(电源)的主要性能指标

输出的稳定电压值Vo，最大输出电流Imax，输出纹波电压V～，稳压系数(电压调整率) ， 该值越小，稳定性越好 。

输出电阻(内阻) ， ，内阻越小越好。

2.串联型稳压电路的基本结构基本思路：

 

 

串联型：

当输入电压(VI)改变时，能自动调节(VCE)电压的大小，使输出电压(Vo)保持恒定。例如：VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓

串联型稳压电路基本结构：

VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。

电路也可以改画成以下形式，以便看图方便。 

如把串联稳压电路看作反馈放大器(输入为VI，输出为Vo)，则这种电路属于电压串联负反馈 。

在深度负反馈条件下 ，， 。

这种稳压电路的主回路由调整管T与负载相串联构成，且T工作在线性状态，故称为线性串联式稳压电路。

输出电压Vo=VI-VCE，其变化量由反馈网络取样，并经放大电路(A)放大后去控制调整管T的基极电压，从而改变调整管T的VCE大小。
当输入电压VI增加(或负载电流Io减小)时，导致输出电压Vo增加，随之反馈电压VF=R2Vo/(R1+R2)=FvVo也增加(Fv为反馈系数)。VF与基准电压VREF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使调整管的VB和IC减小，于是调整管T的c-e间电压VCE增大，使Vo下降，从而维持Vo基本恒定。显然，这是电压负反馈电路基本性能。

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通过对X7R电容的温度和电压查，强调了数据表的重要性。

几年以前，经过用瓷片电容的25年多工作之后，我对它们有了新的领悟。那时我正在忙于做一个LED灯泡驱动器，当时我项目中一个RC电路的时间常数显然是有问题。

我第一个假设是：电路板上某个元件值不正确，于是我测量用作一个分压器的两只电阻，但它们都没有问题。我把电容从电路板上拆下来测量，也没有问题。为了进一步确认，我测量并装上了新电阻和新电容，给电路上电，检查发现基本运行正常，然后看更换元件是否解决了RC电路时间常数问题。但答案是否定的。

我是在自然的环境下测试电路：在外壳内，电路处于外壳内，模拟了一个屋顶照明灯的“罐子”。有时元件温度会升到100多摄氏度。虽然我重新测试RC电路的时间很短，一切仍非常烫手。

显然，我的下一个结论是：问题在于电容的温度变化。但是我自己都怀疑这个结论，因为我用的可是X7R电容，根据我的记忆，这种电容最高可工作到+125°C，变化也只有±15%.我信任我的记忆力，但是为了保险起见，我重新查看了所使用电容的数据表。

背景报告

表1给出了用于不同种类瓷片电容的字母与数字，以及它们各自的含义。表格描述了Class II和Class III两种瓷片电容。这里不谈太多细节，Class I级电容包括常见的COG（NPO）型；这种电容的体积效率不及表格中的两种电容，但是它在多变环境条件下要稳定得多，而且不会出现压电效应。相反，表格中的电容具有广泛多变的特性，它们能够扩展并承受所施加的电压，但有时会产生可听到的压电效应（蜂鸣声或振铃声）。

在给出的多种电容类型中，据我的经验，最常用的是X5R、X7R，还有Y5V.我从来没用过Y5V，因为它们在整个环境条件区间内，会表现出极大的电容量变化。

当电容公司开发产品时，他们会通过选择材料的特性，使电容能够在规定的温度区间（第一个和第二个字母），工作在确定的变化范围内（第三个字母；表1）。我正在使用的是X7R电容，它在-55°C到+125°C之间的变化不超过±15%.所以，要么我是用了一批劣质电容，要么我的电路其它部分有问题。

不是所有的X7R电容都一样

既然我的RC电路时间常数问题无法用特定温度变量来解释，就必须深入研究。看着我那支电容的容量与施加电压的数据，我惊奇的发现，电容随着设置条件的变化量是如此之大。我选择的是一只工作在12V偏压下的16V电容。数据表显示，我的4.7-μF电容在这些条件下通常是提供1.5μF的容量。现在，就完全能解释RC电路的问题了。

数据表显示，如果我把电容封装尺寸从0805增加到1206，在规定条件下的典型电容量将是3.4μF.这表明有进一步研究的必要。

我发现村田制作所（www、murata、com）和TDK公司（www、tdk、com）在网站上提供了很好的工具，能够绘出不同的环境条件下的电容量变化。我对不同尺寸和额定电压的4.7μF电容做了一番研究。图1数据是取自村田的工具，针对几种不同的4.7μF瓷片电容。我同时观察了X5R和X7R两种型号，封装尺寸从0603到1812，额定电压从6.3到25V dc.首先我注意到，随着封装尺寸的增加，随所施加直流电压的电容量变化下降，并且幅度很大。

图一本图描绘了所选4.7-μF电容上直流电压与温度变化量的关系，如图所示，随着封装尺寸的增加，电容量随施加电压的而大幅度下降。

CAPACITANCE（μF）电容量（μF） DC VOLTAGE （V）直流电压（V）

第二个有趣的点是，对于某个给定的封装尺寸和瓷片电容类型，电容的额定电压似乎一般没有影响。于是我估计，如将一只额定25V的电容用于12V电压，则其电容变化量要小于同样条件下的额定16V电容。看看1206封装X5R的曲线，显然额定6.3V元件的性能确实优于有较高额定电压的同类品种。