为什么有些没有电池的电子设备,切断电源后会过了一会儿才断电?
我们看下图:
图1:典型笔记本电脑的电源适配器,注意其中的滤波电容
笔记本电脑的电源来自于220V交流电,经过整流滤波后形成稳定的直流电,供笔记本电脑内部电路使用。
我们在图1中看到了滤波电容C1,它的容量是560微法(μF)。滤波电容的容量较大,当脉动直流电压高于滤波电容的电压时,滤波电容充电并缓解了电压升幅度;当脉动直流电压低于滤波电容的电压时,滤波电容放电并缓解了电压降幅度。可见,滤波电容对整流后的脉动直流起到滤波作用,使脉动直流成为稳定度良好的直流电。
普通使用交流电的电子设备,都有整流滤波电路,典型图如下:
图2:典型的整流电路
图2中,电源变压器低压侧(右侧)的波形图见左下图,经过四只二极管桥式整流后的波形图见下部中间的波形图,经过电容滤波后的波形图见右下图。
我们把残存的波动幅值叫做纹波幅值,纹波幅值相对于直流输出电压的百分比叫做纹波系数。一般地,给笔记本供电的直流电源纹波系数在0.01%左右,可见笔记本电脑供电直流电源的品质还是很高的。普通电子电器供电电源纹波系数值会偏大,但也在允许值范围之内。
显见,滤波电容的存在对于降低纹波系数起到很关键的作用。正由于滤波电容的储存作用,小编才会观察到“切断电源后会过了一会儿才断电”的现象。
就写到这里。
最后,给小编反提个问题:
如果为了消除直流电的纹波,我们加大滤波电容。我的问题是:我们可以无限制地加大滤波电容吗?会带来何种好处和坏处?
看到评论区有3条相关评论。尽管小编并未出现,我还是给出答案吧。
如同评论区的知友们所说,滤波电容不能过大。过大后使得电源上电至正常输出的时间变长,且增加制造成本。
我们设电器内部电源的输出等效电阻是Rd,它其实就是电源输出电压Usc与输出电流Isc的比值,即,见下图:
图3:纹波的时间宽度是20ms,就是50赫兹交流电的周期
也因此,我们令滤波电容与等效负载电阻的乘积也即时间常数T为20ms的2到3倍,此时滤波的效果最佳。因此有:
故滤波电容为:,式1
例如某电子设备内部电源的直流电压为12V,内部电源的输出电流为200mA,由式1可知:
故知,选配630到1000微法的电解电容滤波即可。
回答完毕。
以下是四位网友对此的看法
网友一:还有几个问题假想一个超级大的滤波电容,你看它像不像ups里面的电池?那么问题来了1失效/故障的处理难度增加,一个是他带有的大量能量如何释放出来,释放出来如何保证安全2对它本身需要引入更复杂的电路来进行监测和限制,确保启停过程蓄能和释放阶段不对电源和负载产生大的波动影响。
网友二:1、会影响上下电时间,使开关机变慢
2、增加上电瞬间时浪涌电流持续时间,这个浪涌电流可能会引起插口打火、输入电源保护等等情况
3、增加产品成本
网友三:滤波电容不能无脑加的吧,一方面浪费成本也得不到更好的效果,另一方面引起谐振、emc问题或者接断负载后电容上充放电时间长。
网友四:感谢三位知友的点评。我在文中添加了答案,可供参考。
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