稳压前滤波电容设计计算举例

qzlbwang

经常看到很多朋友设计的稳压电源中调整管前的滤波电解电容有的用得很大而有的又用得比较小。那到底用多大合适呢？这个问题不好笼统的回答。因为和很多因素有关：最大输出电流，最低输入交流电压，调整管的最小压降等。本例给出怎么样合理选择其容量的计算。希望能起到抛砖引玉的作用。

1、调整管的最小压降：
   调整管的压降=Q1的Vbe+Q2的Vbe+R1上的压降
   R1上的压降=R1×流过R1的电流
   当输出1A电流时，Q2的基极电流≈1A/(20×40)=1.25mA。考虑TL431的最小工作电流为1mA。那么保证输出1A电流时TL431仍然工作于线性状态时流过R1的最小电流为1.25mA+1mA=2.25mA。
   ∴调整管的最小压降=0.7V+0.7V+470Ω×2.25mA≈2.5V
2、滤波电容上的峰值电压：
   最低输入交流电压：15V×（1-5%）=14.25V
    最低输入时的峰值电压：14.25V×1.414≈20.15V
    整流桥有2个二极管的压降，且电容充电的时间很短，其电流比较大，一般情况下会是输出电流的5倍以上，所以二极管的正向压降比较大，取1V,所以整流桥的压降按2V考虑。
   滤波电容的峰值电压：20.15V-2V=18.15V
3、允许滤波电容上的纹波电压最大值（峰-峰值）：
   滤波电容的峰值电压-调整管最小压降-输出电压=18.15V-2.5V-12V=3.65V
4、最小滤波电容容量：
   输出电流×放电时间/允许滤波电容上的纹波电压最大值=1A×10ms/3.65V≈2740μF
    ∴选用3300μF

smiless

谢谢！平时多是估算的。然后尽量取大的容量。

我很简单

一个重要的因素楼主没有考虑，那就是频率，对于开关电源，这个电容可以很小。

qzlbwang

回复 3# 我很简单


    这个明显是考虑工频正弦交流的。10ms的时间就是50Hz全部整流后的周期时间。

qzlbwang

说明：
    1、实际电容放电时间小于10ms，但相差不大（8ms左右，与纹波电压和峰值电压的比例有关），可以按此近似计算（相当于放了一定的余量，比如说下述因素的影响）。
    2、电容的ESR影响未考虑，因正常情况下，其影响是非主要的。
    3、忽略其他次要因素影响。

fzzj

学习了，谢谢LZ。

求知无足

如果能讲一讲第4项中最后确定滤波电容容量的那个公式的来源，就更好了。

qzlbwang

回复 7# 求知无足

1、电容的充电时间很短，所以近似的认为电容的放电时间等于周期（实际上是小于周期，这里相当于增加了一定的余量。对于半波整流来说是20ms,而对于全波整流来说是10ms）.
2、电荷 Q（库仑）=I(A)×t（s）
3、电容 C（F）=Q(库仑)/U（V）
∴   C=It/U

求知无足

求知无足

C=It/U这个公式中的U，就是指电容上在最大负载电流时的波动电压的峰－峰值吗？I是最大负载电流值，t是20或者10ms，U是什么？我理解是C在一个周期内，刚充电时的电压—（减）放电结束时的电压，是这两个电压的差值，不知正确吗？

qzlbwang

回复 10# 求知无足


    C=It/U   这个公式指出的是：在电流I作用下，t时间内，电容C上的电压将升高或降低（与电流方向有关）U。
在这个例子里，我们关心的是：最大电流I，在10ms(全波整流)的放电时间（其实是充电时间+放电时间=10ms，考虑到充电时间很短，并且设计时电容量本身要留有一定的余量，所以放电时间按10ms算）内电容上的电压下降了多少，因为电容上的最高电压（考虑各种因素后的最小最高电压）已经可以知道，我们就可以算出电容上的最低电压，进而可以知道是否能保证调整管工作在线性范围内。

qzlbwang

简单的说：这个U就是电容上的纹波电压峰-峰值。

求知无足

太感谢楼主了！握手
以前，我都是根据电源的最大输出电流，100MA就用300微法的，1个A就用3000微法的，凭经验估计一下所需要的滤波电容的容量。现在，看了朋友的贴子，一下子感到心里有了数。知道了所以然，真的很高兴！

求知无足

读朋友的贴子，感到是一种享受！好一个“考虑各种因素后的最小最高电压”，讲得如此精准，这真的太棒了！

求知无足

考虑各种因素：1，输入的交流电压最低的时候。2，输出的电流达到最大的时候。3，在这两种时候，调整管的管压降也不能进入饱和区。还有其它的因素吗？