整流电路输出的电压都是单方向脉动电压，其中含有直流和交流分量，这样的直流电压作为电镀、蓄电池充电的电源还是允许的，但作为大多数电子设备的电源，将会产生不良影响，甚至不能正常工作。所以需要在整流电路之后，加接滤波电路，尽量减小输出电压中的交流分量，使之接近于理想的直流电压。下面介绍两种常用的滤波电路。

1.电容滤波电路

图5-24是电容滤波电路，它是在单相桥式整流电路的输出端和负载电阻RL之间并联电容C 而构成。电容滤波器是根据电容器的端电压在电路状态改变时不能跃变的原理制成的。

图5-24　电容滤波电路

整流电路未接电容时输出电压uo 的波形重新画在图5-25b中。

图5-25　电容滤波电路波形

设变压器二次侧电压u＝sinωt，在u 的正半周期间由零上升时，二极管VD1、VD3 导通，加有电容器C 后，电源一方面经VD1、VD3 向负载电阻供电，另一方面对电容器C 充电，若忽略变压器二次侧绕组及二极管正向电压降，电容充电时间常数很小，可近似认为电容充电电压uC 与正弦电压u 一致，如图5-25c中的om 段波形所示，电源电压u 在m 点达到最大值，uC 也达到最大值。过了m点以后，开始时u 按正弦规律下降的速率不大，uC 仍与u 近似相同，随u 的减小而减小，如图5-25c中的mn 段所示。在过n 点以后u 按正弦规律下降的速率大于uC 按指数规律衰减的速率，这时u＜uC，二极管VD1、VD3 因承受反向电压而截止，电容C 向负载电阻RL 放电，由于电容放电时间常数RLC 一般较大，电容电压uC 按指数规律衰减较慢，如图5-25c中ng 段。在g 点后，u 的负半周使VD2、VD4 导通，u＞uC，电容C 停止放电又被充电，以后重复上述过程。

电容电压uC 的波形就是输出电压uo 的波形，如图5-25c所示。考虑整流电路内阻的影响后，输出电压uo 的实际波形如图5-25d所示。可见整流电路加电容滤波后，输出电压的脉动大为减小，负载电阻两端的电压比较平滑。

电容滤波电路输出电压的平均值Uo 的大小与电容C 和负载电阻RL 的大小，即电容放电的时间常数RLC 有关。空载（RL＝∞）忽略二极管正向压降的情况下，Uo＝。随着负载的增加（RL 减小，输出电流平均值Io 增大），电容放电时间常数RLC 减小，按指数规律放电加快，输出电压平均值Uo 减小。当输出电流很大（RL 很小）时，输出电压平均值Uo 与单相桥式整流无电容滤波电路输出电压平均值（Uo＝0.9U）接近相等。整流电路的输出电压Uo 与输出电流Io（即负载电流）的变化关系曲线称为整流电路的外特性曲线，如图5-26所示。与无电容滤波时比较，有电容滤波时输出电压Uo 受负载电阻变化的影响较大，即外特性差，也就是电容滤波电路带负载的能力较差。

图5-26　整流电路的外特性

电容滤波电路输出电压平均值Uo 可能是0.9～ 之间的不同数值，一般按下面的经验公式进行计算：

输出电压uo 的脉动程度与电容放电时间常数RLC 的大小关系，如图5-27所示。

图5-27　RLC 对uo 的影响

RLC 大一些，脉动就小些，为了减小脉动程度，得到比较平直的输出电压，一般要求RL≥（10～15）/（ωC），即

式中，T 为交流电源电压的周期。

滤波电容的数值一般在几十微法到几千微法，视负载电流的大小而定，其耐压应大于输出电压的最大值，通常都采用极性电容器。

此外，在电容滤波电路中，只有当u＞uC 时，二极管才能导通，故二极管的导通时间缩短，在一个周期导通角小于180°。但在一个周期内电容器的充电电荷等于放电电荷，即通过电容器的电流平均值为零，二极管导通期间其电流i 的平均值近似等于负载电流平均值Io，因此iD 的峰值必然较大，产生冲击电流，容易损坏二极管。二极管电流的波形如图5-25e所示。因此，在选择二极管时，电流应选大一些，留有充分余量。在实际应用中，如果整流电路的内阻很小，滤波电容又很大，可在整流电路中串联一只阻值为（0.02～0.05）RL 的限流电阻，以限制接通瞬间的冲击电流。

电容滤波电路简单，输出电压平均值Uo 较高，脉动较小；但是外特性较差，且有较大的冲击电流。因此，电容滤波电路一般适用于要求输出电压较高、负载电流较小并且变化也较小的场合。

例5-8 有一单相桥式整流电容滤波电路（见图5-24），交流电源频率f＝50HZ，负载电阻RL＝100Ω，输出电压平均值Uo＝30V。试确定变压器二次侧电压有效值U，并选择整流二极管及滤波电容。

解 根据式（5-11）

Uo＝1.2U

变压器副边电压有效值

输出电流平均值

流过二极管电流平均值(www.daowen.com)

二极管承受最高反向电压

选用四只2CP21二极管（IDM＝300mA，URM＝100V）

根据式（5-12）

取

所以

选容量500μF、耐压50V 的极性电容。

例5-9 单相桥式整流电容滤波电路如图5-28所示。已知变压器二次侧电压u2＝25sinωtV，f＝50Hz，RLC≥（3～5）T/2。

图5-28　例5-9图

（1）估算输出电压Uo，标出电容器C 上的电压极性；

（2）当负载开路时，对Uo 有什么影响？

（3）当滤波电容开路时，对Uo 有什么影响？

（4）二极管VD1 若发生开路或短路，对Uo 有什么影响？

（5）若VD1～VD4 中有一个二极管正、负极接反，将产生什么后果？

解 （1）Uo＝1.2U2＝

电容器上电压极性是上端为“正”、下端为“负”，若选用有极性的电解电容或钽电容作滤波电容C 时，“正极”应接在该电路的A 点。（2）当RL→∞时，输出电压等于u2 的峰值，即

Uo＝U2m＝25V

（3）滤波电容C 开路时，电路为一桥式整流电路，输出电压为单向脉动电压，其平均值

（4）二极管VD1 开路时，电路为半波整流、电容滤波电路，虽然RL、C 及U2均未改变，但只有在交流电压的半个周期内有二极管导通，而不是原电路在正、负半周均有二极管导通。这样，VD1 开路后，在交流电压的一个周期中，C 充电时间缩短，放电时间增加，使输出电压平均值减小。

二极管VD1 短路后，在u2 的负半周，VD2 导通，且经短路的VD1 直接并接在变压器二次侧绕组两端，会导致VD2 或变压器烧坏。

（5）若在VD1～VD4 四个二极管中有一个极性接反，也会出现上述情况发生。

2.RCП 形滤波电路

如果要求输出电压的脉动更小，可以在原电容滤波电路的后面再串联一个RC 滤波电路，如图5-29所示，这样便构成П 型RC 滤波电路。滤波效果比电容滤波电路更好。电阻对于交、直流电流都具有降压作用，但是当它和电容配合之后，就使脉动电压的交流分量较多地降落在电阻两端（这是因为电容C2 的交流阻抗很小），而较少地降落在负载电阻之上，从而起到了滤波作用。R 愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但是R 太大，使直流压降增加，因此这种滤波电路主要适用于负载电流较小且要求输出电压脉动很小的场合。

图5-29　RCП 形滤波电路