[摘 要] 對(duì)整流濾波電路的電流變化特性進(jìn)行分析，綜合了目前超級(jí)電容器的優(yōu)越電學(xué)性能，分析了應(yīng)用超級(jí)電容器進(jìn)行濾波的實(shí)踐應(yīng)用，通過對(duì)比分析，測(cè)試了電壓紋波。結(jié)論表明與傳統(tǒng)的電解電容器相比，超級(jí)電容器在整流濾波電路中具有較大的性能優(yōu)勢(shì)。

[關(guān) 鍵 詞] 超級(jí)電容；整流；濾波；優(yōu)勢(shì)；分析

[中圖分類號(hào)] TM53 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）34-0050-01

濾波電容是整流濾波電路中的核心器件，對(duì)電路的性能具有重要影響，電容量越大濾波效果越顯著。但是在目前的工藝下，大參數(shù)的電容器往往體積過大，不能適應(yīng)產(chǎn)品集成化的設(shè)計(jì)需求。在低壓整流電路中，電容性能方面的缺陷會(huì)導(dǎo)致整流濾波電路的紋波系數(shù)過大。因此體系較小、性價(jià)比較高的超級(jí)電容器在整流濾波電路中的研究具有重要的理論價(jià)值與實(shí)踐意義。

一、超級(jí)電容器特性

超級(jí)電容器是目前電容領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，其參數(shù)性能優(yōu)越，在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用。以4.7F的超級(jí)電容器為例分析，其額定電壓可以為3V，電容量至4.7F，同時(shí)等效串聯(lián)電阻較大，體積為12.5mm*20mm，在-40℃～70℃的溫度范圍都能夠正常工作。

二、超級(jí)電容器在整流濾波電路中的應(yīng)用

（一）超級(jí)電容在整流濾波電路中應(yīng)用的理論基礎(chǔ)

整流濾波電路要求電容能夠有效減小電路中的紋波，同時(shí)要求有響應(yīng)的耐壓系數(shù)與較大的電流。超級(jí)電容器的電容容量足夠大，可以達(dá)到F級(jí)，但是超級(jí)電容器的耐壓系數(shù)較低，在實(shí)際應(yīng)用中可以采用串聯(lián)的方式解決。在濾波中，較大的電流也對(duì)超級(jí)電容具有一定的影響，超級(jí)電容等效電阻較大的問題也會(huì)使得超級(jí)電容器在實(shí)際工作中具有一定的功耗。因此，規(guī)劃好應(yīng)用場(chǎng)合，控制響應(yīng)的電流值，超級(jí)電容器在整流濾波電路應(yīng)用中就成為現(xiàn)實(shí)。

（二）超級(jí)電容器在整流濾波電路中的應(yīng)用

基于超級(jí)電容器的整流濾波電路結(jié)構(gòu)與基于電解電容的整流濾波電路結(jié)構(gòu)一致，不同的就是將電解電容替代為超級(jí)電容器，由于超級(jí)電容器的耐壓值，因此在實(shí)際電路中采用多個(gè)電容器串聯(lián)的方式。根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，以設(shè)計(jì)5V的穩(wěn)壓電源為例，考慮到電網(wǎng)的步穩(wěn)定性，規(guī)劃電壓輸出值在7V-9V變化，可采用3個(gè)2.7V的超級(jí)電容器并聯(lián)。

三、基于電解電容與超級(jí)電容的電路特性對(duì)比分析

（一）電解電容濾波電路

采用傳統(tǒng)方案，用兩只15000/27000uF的電解電容器并聯(lián)設(shè)計(jì)整流濾波電路。由于電解電容的耐壓值較高，因此在低壓電路設(shè)計(jì)中不需要考慮電容的工作安全，只需要對(duì)電路的工作特性進(jìn)行分析。整流輸出的電壓值均值為6V左右，電流的大小為2.2A。應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行電路的紋波測(cè)試，測(cè)試效果如下圖所示。

（二）基于超級(jí)電容器的整流濾波電路

將電解電容器用超級(jí)電容器進(jìn)行替換，再進(jìn)行測(cè)試。通過測(cè)試波形可以發(fā)現(xiàn)，基于超級(jí)電容器的濾波電路也無法實(shí)現(xiàn)理想濾波。其主要原因是超級(jí)電容器的等效串聯(lián)電阻值較大，對(duì)濾波的性能具有負(fù)面的影響。但是超級(jí)電容的充放電的電流差為輸出平均電路的3倍到4倍，可以在輸出端得到很低的紋波系數(shù)輸出電壓。采用多個(gè)超級(jí)電容器進(jìn)行串聯(lián)的時(shí)候，紋波系數(shù)可以進(jìn)一步減小。同時(shí)由于超級(jí)電容的體積較小，電路的整體結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化。

總之，將超級(jí)電容器應(yīng)用于整流濾波電路對(duì)于提升電路的工作特性具有顯著的意義。尤其在低壓整流濾波電路中，工作效果比普通電解電容器具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過波形仿真分析與數(shù)值計(jì)算可以得出，只要進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，超級(jí)電容器的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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