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1、大连理工大学电源技术大作业大连理工大学电源技术大作业姓名：学号：学习中心：大工大工 1717 春电源技术大作业及要求春电源技术大作业及要求题目一：滤波电路分析题目一：滤波电路分析总总则：则：围绕滤波电路，阐述其作用、分类，并任选其一类分析其工作原理及应用。撰写要求：撰写要求：（1）阐述滤波电路的作用。答：滤波电路作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。（2）阐述滤波电路的分类，并任选分类之一分析其工作原理。答：滤波电路分无源滤波和有源滤波两大类。若滤波电路元件仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形
2、式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒 L 型、LC 滤波、LC 型滤波和RC 型滤波等)。若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。有源滤波的主要形式是有源 RC 滤波，也被称作电子滤波器。这里面选择电容滤波电路进行分析。在整流电路输出端与负载之间并联一只大容量的电容，如图 a，即可构成最简单的电容滤波器。其工作原理是利用电容两端的电压在电路状态改变时不能跃变的特性。电容滤波电路组成及工作原理图电容滤波电路组成及工作原理图加了一只电容后，二极管导通时，一方面给负载 RL供电，一方面对电容 C充电。在忽略二极管正向压降后，充电时，充电时间
3、常数充电=2RDC，其中 RD为二极管的正向导通电阻，其值非常小，充电电压 uC与上升的正弦电压 u2一致，uo=uCu2，当 uC充到 u2的最大值时，u2开始下降，且下降速率逐渐加快。当|u2|uC时，四个二极管均截止，电容 C 经负载 RL放电，放电时间常数为故放电较慢，直到负半周。放电=RLC，在负半周，当|u2|uC时，另外二个二极管(VD2、VD4)导通，再次给电容 C充电，当uC充到 u2的最大值时，u2开始下降，且下降速率逐渐加快。当|u2|uC时，四个二极管再次截止，电容C 经负载 RL放电，重复上述过程。有电容滤波后，负载两端输出电压波形如图 b 所示。由上述讨论可见，电容
4、放电时间常数为放电=RLC，即输出电压的大小和脉动程度与负载电阻直接相关。若 RL开路，即输出电流为零，电容 C 无放电通路，一直保持最大充电电压；若 RL很小，放电时间常数很小，输出电压几乎与没有滤波时一样。因此，电容滤波电路的输出电压在 0.9U2范围内波动，在工程上一般采用估算公式U(11.1)U（半波）O2UO1.2U2（桥式、全波）（3）简述任选的滤波电路的应用。各种电容器的结构都有所不同，因此它们的特点也不一样，应用场合也不一样。（1）金属化纸介电容器(CJ 型)金属化纸介电容器的结构就是以介质(电容器纸)上所覆盖约 0.01 m 厚的金属膜作为两电极，卷饶成芯子，装入外壳内并加以
5、密封。CJ 型电容器的特点是体积小，容量大，受高电压击穿后能自愈，但容量稳定性、损耗绝缘电阻均比云母、瓷介、聚苯等电容器差。适用于对频率和稳定性要求不高的场合，可用于吸收输出杂音电压和初级高压侧无源 PFC。CJ 型金属化纸介电容器的容量范围为 6800pF30 F；允许偏差可以为5，10，20；工作电压范围是 631600V。（2）聚苯乙烯薄膜电容器(CB 型)聚苯乙烯薄膜电容器的介质为聚苯乙烯薄膜，电极有金属箔式和金属膜式两种。由于聚苯乙烯膜吸湿性很小，卷好的芯子采用自身聚合的方法，可以作成非密封的结构，如 CBl0 和 CBl4 型等。CB 型电容器具有优良的电性能，介质损耗小，绝缘电阻
6、大，ac 小，电容稳定性好，精度可做到1，介质吸收系数小，吸水性小，可与云母和高频瓷介电容器相比较，适用于高频电路中，成本低于云母电容器，容量又可做得比云母电容器大，缺点是耐热性差。聚苯乙烯薄膜电容器可用于吸收输出杂音电压和初级高压侧无源 PFC 及逆变开关电路的尖峰电压吸收。CB型电容器的容量范围是 10pF10 F；允许偏差可以是5，10，20；工作电压范围可以是 100V30kV。（3）涤纶薄膜电容器(CL 型)涤纶薄膜电容器的介质为涤纶薄膜，电极有金属箔式和金属膜式两种。外型结构有三种：一种是卷好的芯子用带色的环氧树脂包封，如 CLl0 型、CL21 型、CLll 型、CL20 型，一
7、种是装入密封的金属壳内，如 CL41 型；另一种是装在塑料壳内。CL 型电容器体积小，容量大，金属膜结构的体积更小，耐热耐湿性好，膜的强度大，利于自动化生产，价廉，但稳定性差，适用于对频率和稳定性要求不高的电路，如吸收输出杂音电压等。CL 型电容器的容量范围是 40pF20 F；允许偏差可以是5，10，20；工作电压范围可以是 63630V。（4）云母电容器(CY 型)云母电容器的介质为云母片，电极有金属箔式和金属膜式的，目前大多采用在云母介质上被覆一层银电极，云母电容器的芯子结构是装叠而成的，外壳有陶瓷外壳、金属外壳，常用的是塑料外壳。CY 型电容器是一种高稳定、高可靠、高精度的电容器，损耗
8、小、绝缘电阻很高。温度、频率特性稳定，不易老化，固有电感小，是性能优良的高频电容器之一，广泛用于对稳定性和可靠性要求较高的场合及高频高压设备。缺点是价格较贵，容量不高。不适用于通信电源。CY 型电容器的容量范围为 1051000pF；允许偏差可以是2，5，10；工作电压范围是 100V7kV。（5）CC 型瓷介电容器CC 型瓷介电容器是用高介电常数的电容器陶瓷作为介质，电极是在陶瓷上覆银制成的，焊上引出线，涂以保护漆，即成为一只陶瓷电容器；陶瓷电容器的结构简单，但结构形式是各类电容器中最多的一种。CC 型陶瓷电容器用的介质材料是 I 型电容器陶瓷，它的 一般小于 100。CC 型陶瓷电容器的体
9、积小，耐热性好，并能耐酸碱、盐类的侵蚀，损耗小，绝缘电阻高。其缺点是容量较小，常用于要求低损耗和容量稳定的高频电路中，或做温度补偿之用，如控制电路的抗干扰、滤波及定时。容量范围：14 F；工作电压：63500V；允许误差：2，5，10，20；高压型：130kV；容量范围：110nF。（6）CT 型瓷介电容器 CT 型瓷介电容器介质材料是型电容器陶瓷，一般大于 1000。因介质是用的型瓷料，1000，故体积比 CC 型更小，容量比 CC 型更大，但绝缘电阻低，损耗大，稳定性差，一般只适用于低频电路作旁路、隔直流或电源滤波，或对损耗和稳定性要求不高的场合，这种电容器不宜用在脉冲电路中，如控制电路模
10、拟信号抗干扰和滤波。容量范围：33010nF；工作电压：6345kV。（7）铝电解电容器(CD 型)电解电容器的两个电极是用不同材料制成的，用铝箔作正极，电解质作负极，介质 A12O3 膜是在正极铝箔表面上生成的，芯子为卷绕型结构，装入铝或塑料外壳内，为防止负极电解质的干涸，外壳引线部位一般用优质橡皮圈或胶木盖或环氧树脂密封。电解电容器单位体积的电容量特大，单位容量价格最低，重量最轻，这特点在低压情况下尤为明显。由于介质和电解质交界处具有单向导电性，所以电解电容器是有极性的，使用时必须注意电极的正负，不可接错，其缺点是容量误差大，损耗大，漏电流大，时间稳定性差，容量损耗的温度频率特性也很差，它
11、使用于直流或脉动电路中作整流、滤波和音频旁路。CD 型电容器的容量范围：1150000 F；工作电压：6.3450V。（8）钽电解电容器(CA 型)钽电解电容器有固体钽和液体钽电解电容器两种，固体钽电解电容器正极是用钽粉压成块，烧结成多孔型，介质是在其表面上生成的一层Ta2O5膜。负极是在 Ta2O5介质上被覆的一层 MnO2。液态钽电解的负极为液体电解质，它的外壳一般采用银外壳。钽电解电容器与铝电解电容器相比较，损耗小，漏电流小，绝缘电阻大，性能稳定，可靠性高，寿命长，体积小，容量大，并且可做成超小型元件，但价格贵，耐压低，也有极性，通常只在要求较高的场合下才用，如控制电路工作电源的稳压等。
12、CA 型电容器的容量范围：0.11000F；工作电压：6.3125V。（4）学习心得短暂的一学期即将结束，回顾这一学期的学习，记忆犹新。特别是授课老师给我的印象特别深刻，他用深入浅出的语言传授我们电源技术这门知识，使我对这门课有了自己的认识。电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠
13、性的电源起着关键作用。当代许多高新技术均与市电的电压、电流、频率、相位、和波形等基本参数的变换和控制相关，电源技术能够实现对这些参数的精确控制和高效率的处理，特别是能够实现大功率电能的频率变换，从而为多项高新技术的发展提供有力的支持。因此，电源技术不但本身是一项高新技术，而且还是其他多项高新技术的发展基础。电源技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并为现代生产和现代生活带来深远的影响。我会在以后的工作中更加努力学习，把电源技术这门课所学知识真正用到实处，为社会发展贡献自己的一份力量。作业具体要求：作业具体要求：1.封面格式封面名称：大连理工大学电源技术大作业，字体为宋体加黑，字号为小一；姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。2.文件名大作业上交时文件名写法为：姓名 学号 学习中心（如：戴卫东101410013979 浙江台州奥鹏学习中心1VIP）；以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M 以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。截止时间：2017 年 3 月 7 日 23:59:59 前。3.正文格式作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在 2000 字以上。