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  • 桥式电容滤波电路Protues仿真,大家看看吧。
  • 电源滤波电路浅析

    2020-03-04 15:30:31
    为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式...

    电源滤波电路

    整流电路的输出电压不是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中含有较大的脉动成分,称为纹波。为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。

    常 用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。 有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。

    脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量

    半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O.67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)

    电阻滤波电路

    RC-π型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。

    由 分析可知,电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下,R愈大,C2愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果 就越好。而R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C2的电容量,又会增大电容器的体积和重量,实现起来也不现实。 这种电路一般用于负载电流比较小的场合.

    电感滤波电路

    根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同,由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路,对交流阻抗小,所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此L应与负载串联。

     

    (A)电容滤波(B)C-R-C或RC-π型电阻滤波脉动系数S=(1/ωC2R')S'

     

    (C)L-C电感滤波(D)π型滤波或叫C-L-C滤波
    图1无源滤波电路的基本形式
     

    并 联的电容器C在输入电压升高时,给电容器充电,可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时,电容两端电压以指数规律放电,就可以把存储的能量释放出 来。经过滤波电路向负载放电,负载上得到的输出电压就比较平滑,起到了平波作用。若采用电感滤波,当输入电压增高时,与负载串联的电感L中的电流增加,因 此电感L将存储部分磁场能量,当电流减小时,又将能量释放出来,使负载电流变得平滑,因此,电感L也有平波作用。


    利用储能元件电感器L的电流不能突变的特点,在整流电路的负载回路中串联一个电感,使输出电流波形较为平滑。因为电感对直流的阻抗小,交流的阻抗大,因此能够得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺点是体积大,成本高.


    桥式整流电感滤波电路如图2所示。电感滤波的波形图如图2所示。根据电感的特点,当输出电流发生变化时,L中将感应出一个反电势,使整流管的导电角增大,其方向将阻止电流发生变化。



    图2电感滤波电路
     

    在 桥式整流电路中,当u2正半周时,D1、D3导电,电感中的电流将滞后u2不到90°。当u2超过90°后开始下降,电感上的反电势有助于D1、D3继续 导电。当u2处于负半周时,D2、D4导电,变压器副边电压全部加到D1、D3两端,致使D1、D3反偏而截止,此时,电感中的电流将经由D2、D4提 供。由于桥式电路的对称性和电感中电流的连续性,四个二极管D1、D3;D2、D4的导电角θ都是180°,这一点与电容滤波电路不同。



    图3电感滤波电路波形图
     

    已知桥式整流电路二极管的导通角是180°,整流输出电压是半个半个正弦波,其平均值约为。电感滤波电路,二极管的导通角也是180°,当忽略电感器L的电阻时,负载上输出的电压平均值也是。如果考虑滤波电感的直流电阻R,则电感滤波电路输出的电压平均值为

     

    要注意电感滤波电路的电流必须要足够大,即RL不能太大,应满足wL>>RL,此时IO(AV)可用下式计算

    由 于电感的直流电阻小,交流阻抗很大,因此直流分量经过电感后的损失很小,但是对于交流分量,在wL和上分压后,很大一部分交流分量降落在电感上,因而降低 了输出电压中的脉动成分。电感L愈大,RL愈小,则滤波效果愈好,所以电感滤波适用于负载电流比较大且变化比较大的场合。采用电感滤波以后,延长了整流管 的导电角,从而避免了过大的冲击电流。

    电容滤波原理详解

    1.空载时的情况
    当电路采用电容滤波,输出端空载,如图4(a)所示,设初始时电容电压uC为零。接入电源后,当u2在正半周时,通过D1、D3向电容器C充电;当在u2的负半周时,通过D2、D4向电容器C充电,充电时间常数为


    (a)电路图(b)波形图
    图4空载时桥式整流电容滤波电路
     

    式 中包括变压器副边绕组的直流电阻和二极管的正向导通电阻。由于一般很小,电容器很快就充到交流电压u2的最大值,如波形图2(b)的时刻。此后,u2开始 下降,由于电路输出端没接负载,电容器没有放电回路,所以电容电压值uC不变,此时,uC>u2,二极管两端承受反向电压,处于截止状态,电路的输出电 压,电路输出维持一个恒定值。实际上电路总要带一定的负载,有负载的情况如下。

    2.带载时的情况


    图5给出了电容滤波电路在带电阻 负载后的工作情况。接通交流电源后,二极管导通,整流电源同时向电容充电和向负载提供电流,输出电压的波形是正弦形。在时刻,即达到u290°峰值 时,u2开始以正弦规律下降,此时二极管是否关断,取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。


    先设达到90°后,二极管关断,那么只有滤波电容 以指数规律向负载放电,从而维持一定的负载电流。但是90°后指数规律下降的速率快,而正弦波下降的速率小,所以超过90°以后有一段时间二极管仍然承受 正向电压,二极管导通。随着u2的下降,正弦波的下降速率越来越快,uC的下降速率越来越慢。

     

    所以在超过90°后的某一点,例如图5(b)中的t2时刻, 二极管开始承受反向电压,二极管关断。此后只有电容器C向负载以指数规律放电的形式提供电流,直至下一个半周的正弦波来到,u2再次超过uC,如图 5(b)中的t3时刻,二极管重又导电。

    以上过程电容器的放电时间常数为

    电容滤波一般负载电流较小,可以满足td较大的条件,所以输出电压波形的放电段比较平缓,纹波较小,输出脉动系数S小,输出平均电压UO(AV)大,具有较好的滤波特性。


    (a)电路图(b)波形图

    图5带载时桥式整流滤波电路
     

    以 上滤波电路都有一个共性,那就是需要很大的电容容量才能满足要求,这样一来大容量电容在加电瞬间很有很大的短路电流,这个电流对整流二极管,变压器冲击很 大,所以现在一般的做法是在整流前加一的功率型NTC热敏电阻来维持平衡,因NTC热敏电阻在常温下电阻很大,加电后随着温度升高,电阻阻值迅速减小,这 个电路叫软起动电路。这种电路缺点是:断电后,在热时间常数内,NTC热敏电阻没有恢复到零功率电阻值,所以不宜频繁的开启。

    为什么整流后加上滤波电容在不带负载时电压为何升高?这是因为加上滤波测得的电压是含有脉动成分的峰值电压,加上负载后就是平均值,计算:峰值电压=1.414×理论输出电压

    有源滤波-电子电路滤波

    电 阻滤波本身有很多矛盾,电感滤波成本又高,故一般线路常采用有源滤波电路,电路如图6。它是由C1、R、C2组成的π型RC滤波电路与有源器件晶体管T组 成的射极输出器连接而成的电路。由图6可知,流过R的电流IR=IE/(1+β)=IRL/(1+β)。流过电阻R的电流仅为负载电流的1/(1+β). 所以可以采用较大的R,与C2配合以获得较好的滤波效果,以使C2两端的电压的脉动成分减小,输出电压和C2两端的电压基本相等,因此输出电压的脉动成分 也得到了削减。

    从RL负载电阻两端看,基极回路的滤波元件R、C2折合到射极回路,相当于R减小了(1+β)倍,而C2增大了(1+β) 倍。这样所需的电容C2只是一般RCπ型滤波器所需电容的1/β,比如晶体管的直流放大系数β=50,如果用一般RCπ型滤波器所需电容容量为 1000μF,如采用电子滤波器,那么电容只需要20μF就满足要求了。采用此电路可以选择较大的电阻和较小的电容而达到同样的滤波效果,因此被广泛地用 于一些小型电子设备的电源之中。


     

     

    -END-

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  • 吃透一切整流滤波电路(转)

    千次阅读 多人点赞 2018-10-29 00:22:24
    基础电路一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源,经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压,最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波电路可以看作直流稳压电源的基础电路,没有这些电路对...

    基础电路

    一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源,经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压,最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路,没有这些电路对市电的前期处理,稳压电路将无法正常工作。

    1、变压电路

    通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压,次级绕组输出所需要的交流电压。通俗的说,电源变压器是一种电→磁→电转换器件。即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场,磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时,电路闭合,次级电路有交变电流通过。变压器的电路图符号见图2-3-1。

    “1”

    2、整流电路

    经过变压器变压后的仍然是交流电,需要转换为直流电才能提供给后级电路,这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性,将方向变化的交流电整流为直流电。

    (1)半波整流电路

    半波整流电路见图2-3-2。其中B1是电源变压器,D1是整流二极管,R1是负载。B1次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压,波形如图 2-3-3(a)所示。0~π期间是这个电压的正半周,这时B1次级上端为正下端为负,二极管D1正向导通,电源电压加到负载R1上,负载R1中有电流通过;π~2π期间是这个电压的负半周,这时B1次级上端为负下端为正,二极管D1反向截止,没有电压加到负载R1上,负载R1中没有电流通过。在 2π~3π、3π~4π等后续周期中重复上述过程,这样电源负半周的波形被“削”掉,得到一个单一方向的电压,波形如图2-3-3(b)所示。由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化,我们称其为脉动直流。

    “”

    “”

    设B1次级电压为E,理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出:

    整流二极管D1承受的反向峰值电压为:

    由于半波整流电路只利用电源的正半周,电源的利用效率非常低,所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用,一般电源电路中很少使用。

    (2)全波整流电路

    由于半波整流电路的效率较低,于是人们很自然的想到将电源的负半周也利用起来,这样就有了全波整流电路。全波整流电路图见图2-3-6。相对半波整流电路,全波整流电路多用了一个整流二极管D2,变压器B1的次级也增加了一个中心抽头。这个电路实质上是将两个半波整流电路组合到一起。在0~π期间B1次级上端为正下端为负,D1正向导通,电源电压加到R1上,R1两端的电压上端为正下端为负,其波形如图2-3-7(b)所示,其电流流向如图2-3-8所示;在π~2π期间B1次级上端为负下端为正,D2正向导通,电源电压加到R1上,R1两端的电压还是上端为正下端为负,其波形如图2-3-7(c)所示,其电流流向如图2-3-9所示。在2π~3π、3π~4π等后续周期中重复上述过程,这样电源正负两个半周的电压经过D1、D2整流后分别加到R1两端,R1上得到的电压总是上正下负,其波形如图2-3-7(d)所示。

    “4”

    “5”

    “6”

    “7”

    设B1次级电压为E,理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出:

    “8”

    整流二极管D1和D2承受的反向峰值电压为:

    “9”

    全波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的一半,比半波整流小一倍。

    (3)桥式整流电路

    由于全波整流电路需要特制的变压器,制作起来比较麻烦,于是出现了一种桥式整流电路。这种整流电路使用普通的变压器,但是比全波整流多用了两个整流二极管。由于四个整流二极管连接成电桥形式,所以称这种整流电路为桥式整流电路。

    “10”

    由图2-3-13可以看出在电源正半周时,B1次级上端为正,下端为负,整流二极管D4和D2导通,电流由变压器B1次级上端经过D4、R1、D2回到变压器B1次级下端;由图2-3-14可以看出在电源负半周时,B1次级下端为正,上端为负,整流二极管D1和D3导通,电流由变压器B1次级下端经过 D1、R1、D3回到变压器B1次级上端。R1两端的电压始终是上正下负,其波形与全波整流时一致。

    “11”

    “12”

    设B1次级电压为E,理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出:

    “”

    整流二极管D1和D2承受的反向峰值电压为:

    “”

    桥式整流电路每个整流二极管上流过的电流是负载电流的一半,与全波整流相同。
    通常情况下桥式整流电路都简化成图2-3-17的形式。

    “”

    (4)倍压整流电路

    前面介绍的三种整流电路输出电压都小于输入交流电压的有效值,如果需要输出电压大于输入交流电压有效值时可以采用倍压电路,见图2-3-18。由图 2-3-19可知,在电源的正半周,变压器B1次级上端为正下端为负,D1导通,D2截止,C1通过D1充电,充电后C1两端电压接近B1次级电压峰值,方向为左端正右端负;由图2-3-20可知,在电源的负半周,变压器B1次级上端为负下端为正,D1截止,D2导通,C2通过D1充电,充电后C2两端电压接近C1两端电压与B1次级电压峰值之和,方向为下端正上端负。由于负载R1与C1并联,当R1足够大时,R1两端的电压即为接近2倍B1次级电压。

    “16”

    “17”

    “18”

    二倍压整流电路还有另外一种形式的画法,见图2-3-21,其原理与图2-3-18完全一致,只是表现形式不一样。

    “19”

    二倍压电路还可以很容易的扩展为n倍压电路,具体电路见图2-3-22。

    “20”

    3、滤波电路

    交流电经过整流后得到的是脉动直流,这样的直流电源由于所含交流纹波很大,不能直接用作电子电路的电源。滤波电路可以大大降低这种交流纹波成份,让整流后的电压波形变得比较平滑。

    (1)电容滤波电路

    电容滤波电路图见图2-3-23,电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的上升段,电容C1充电,由于充电时间常数很小,所以充电速度很快;在脉动直流波形的下降段,电容C1放电,由于放电时间常数很大,所以放电速度很慢。在C1还没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容C1的反复充放电实现了滤波作用。滤波电容C1两端的电压波形见图2-3-24(b)。

    “21”

    “22”

    选择滤波电容时需要满足下式的条件:

    “”

    (2)电感滤波电路
    电感滤波电路图见图2-3-26。电感滤波电路是利用电感对脉动直流的反向电动势来达到滤波的作用,电感量越大滤波效果越好。电感滤波电路带负载能力比较好,多用于负载电流很大的场合。

    “”

    (3)RC滤波电路
    使用两个电容和一个电阻组成RC滤波电路,又称π型RC滤波电路。见图2-3-27所示。这种滤波电路由于增加了一个电阻R1,使交流纹波都分担在R1上。R1和C2越大滤波效果越好,但R1过大又会造成压降过大,减小了输出电压。一般R1应远小于R2。

    “”

    (4)LC滤波电路
    与RC滤波电路相对的还有一种LC滤波电路,这种滤波电路综合了电容滤波电路纹波小和电感滤波电路带负载能力强的优点。其电路图见图2-3-28。

    “”

    (5)有源滤波电路
    当对滤波效果要求较高时,可以通过增加滤波电容的容量来提高滤波效果。但是受电容体积限制,又不可能无限制增大滤波电容的容量,这时可以使用有源滤波电路。其电路形式见图2-3-29,其中电阻R1是三极管T1的基极偏流电阻,电容C1是三极管T1的基极滤波电容,电阻R2是负载。这个电路实际上是通过三极管T1的放大作用,将C1的容量放大β倍,即相当于接入一个(β+1)C1的电容进行滤波。

    “27”

    图2-3-29中,C1可选择几十微法到几百微法;R1可选择几百欧到几千欧,具体取值可根据T1的β值确定,β值高,R可取值稍大,只要保证T1的集电极-发射极电压(UCE)大于1.5V即可。T1选择时要注意耗散功率PCM必须大于UCEI,如果工作时发热较大则需要增加散热片。

    有源滤波电路属于二次滤波电路,前级应有电容滤波等滤波电路,否则无法正常工作。

    4、整流滤波电路总结

    (1)常用整流电路性能对照

    “28”

    (2)常用无源滤波电路性能对照

    “29”

    (3)电容滤波电路输出电流大小与滤波电容量的关系

    “30”

    (4)常用整流滤波电路计算表

    “31”
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  • 阻容滤波电路原理与特点及RC元件选择 ,阻容滤波电路优点缺点,如何退耦
  • 滤波电路基本原理

    2020-12-24 19:09:17
    为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有...

    滤波电路基本原理

    整流电路的输出电压不是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中含有较

    大的脉动成分,称为纹波。为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、

    电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。

    常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。

    无源滤波的主要形式有电容滤波、

    电感滤波和复式滤波

    (

    括倒

    L

    型、

    LC

    滤波、

    LCπ

    型滤波和

    RCπ

    型滤波等

    )

    。有源滤波的主要形式是有源

    RC

    滤波,也被称作电子

    滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。

    脉动系数

    (S)=

    输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量

    半波整流输出电压的脉动系数为

    S=1

    57

    ,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数

    S≈O

    67

    对于全波和桥式整流电路采用

    C

    型滤波电路后,

    其脉动系数

    S=1

    (4(RLC

    T-1)

    (T

    为整流输出的直流

    脉动电压的周期。

    )

    电阻滤波电路

    RC-

    π

    型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级

    RC

    滤波电路组成的。如图

    1(B)RC

    滤波电

    路。若用

    S

    表示

    C1

    两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数

    S=(1/ωC2R)S

    由分析可知,电阻

    R

    的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由

    C2

    再旁路掉。在

    ω

    值一定

    的情况下,

    R

    愈大,

    C2

    愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。而

    R

    值增大时,电阻上的直流

    压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大

    C2

    的电容量,又会增大电容器的体积和重量,

    实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合

    .

    电感滤波电路

    根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同,由电容

    C

    及电感

    L

    所组成的滤波电路的基本形式如图

    1

    示。因为电容器

    C

    对直流开路,对交流阻抗小,所以

    C

    并联在负载两端。电感器

    L

    对直流阻抗小,对交流

    阻抗大,因此

    L

    应与负载串联。

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  • 原标题:常见滤波电路分析技巧在整流电路输出的电压是单向脉动性电压,不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压进行滤波, 消除电压中的交流成分,成为直流电后给电子电路使用。在滤波电路中,主要使用对交流电...

    原标题:常见滤波电路分析技巧

    在整流电路输出的电压是单向脉动性电压,不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压进行滤波, 消除电压中的交流成分,成为直流电后给电子电路使用。在滤波电路中,主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件,如:电容器、电感器。本文对其各种形式的滤波电路进行分析。

    滤波电路种类

    滤波电路主要有下列几种:电容滤波电路,这是最基本的滤波电路;π 型 RC 滤波电路;π 型 LC 滤波电路;电子滤波器电路。

    滤波原理

    1. 单向脉动性直流电压的特点

    如图 1(a)所示。是单向脉动性直流电压波形,从图中可以看出,电压的方向性无论在何时都是一致的, 但在电压幅度上是波动的,就是在时间轴上,电压呈现出周期性的变化,所以是脉动性的。

    但根据波形分解原理可知,这一电压可以分解一个直流电压和一组频率不同的交流电压,如图 1(b)所示。在图 1(b)中,虚线部分是单向脉动性直流电压 U。中的直流成分,实线部分是 UO 中的交流成分。

    8bda15e597dda0b54937fceb6c3a3f1c.png

    2. 电容滤波原理

    根据以上的分析,由于单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。在电源电路的滤波电路中,利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性,或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。图 2 所示是电容滤波原理图。

    图 2(a)为整流电路的输出电路。交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电,即电路中的 UO。

    图 2(b)为电容滤波电路。由于电容 C1 对直流电相当于开路,这样整流电路输出的直流电压不能通过C1 到地,只有加到负载 RL 图为 RL 上。对于整流电路输出的交流成分, 因 C1 容量较大, 容抗较小,交流成分通过 C1 流到地端,而不能加到负载 RL。这样,通过电容 C1 的滤波, 从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。

    滤波电容 C1 的容量越大,对交流成分的容抗越小,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好。

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    3. 电感滤波原理

    图 3 所示是电感滤波原理图。由于电感 L1 对直流电相当于通路,这样整流电路输出的直流电压直接加到负载 RL 上。

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    对于整流电路输出的交流成分,因 L1 电感量较大,感抗较大,对交流成分产生很大的阻碍作用,阻止了交流电通过 C1 流到加到负载 RL。这样,通过电感 L1 的滤波,从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压 +U。

    滤波电感 L1 的电感量越大,对交流成分的感抗越大,使残留在负载 RL 上的交流成分越小,滤波效果就越好,但直流电阻也会增大。

    π 型 RC滤波电路识图方法

    图 4 所示是 π 型 RC 滤波电路。电路中的 C1、C2 和 C3 是 3 只滤波电容,R1 和 R2 是滤波电阻,C1、R1 和C2 构成第一节 π 型的 RC 滤波电路, C2、R2 和 C3 构成 第二节 π 型 RC 滤波电路。由于这种滤波电路的形式如同希腊字母 π 和采用了电阻器、电容器,所以称为 π 型 RC 滤波电路。

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    π 型 RC 滤波电路原理如下:

    (1)这一电路的滤波原理是:从整流电路输出的电压首先经过 C1 的滤波,将大部分的交流成分滤除,然后再加到由 R1 和 C2 构成的滤波电路中。C2 的容抗与 R1 构成一个分压电路,因 C2 的容抗很小,所以对交流成分的分压衰减量很大,达到滤波目的。对于直流电而言,由于 C2 具有隔直作用,所以 R1 和 C2 分压电路对直流不存在分压衰减的作用,这样直流电压通过 R1 输出。

    (2)在 R1 大小不变时,加大 C2 的容量可以提高滤波效果,在 C2 容量大小不变时,加大 R1 的阻值可以提高滤波效果。但是,滤波电阻 R1 的阻值不能太大,因为流过负载的直流电流要流过 R1,在 R1 上会产生直流压降,使直流输出电压 Uo2 减小。R1 的阻值越大,或流过负载的电流越大时,在 R1 上的压降越大,使直流输出电压越低。

    (3)C1 是第一节滤波电容,加大容量可以提高滤波效果。但是 C1 太大后,在开机时对 C1 的充电时间很长,这一充电电流是流过整流二极管的,当充电电流太大、时间太长时,会损坏整流二极管。所以采用这种 π 型 RC 滤波电路可以使 C1 容量较小,通过合理设计 R1 和 C2 的值来进一步提高滤波效果。

    (4)这一滤波电路中共有 3 个直流电压输出端,分别输出 Uo1、 Uo2 和 Uo3 三组直流电压。其中, Uo1 只经过电容 C1 滤波;Uo2 则经过了 C1、 R1 和 C2 电路的滤波,所以滤波效果更好, Uo2 中的交流成分更小;Uo3 则经过了 2 节滤波电路的滤波,滤波效果最好,所以 Uo3 中的交流成分最少。

    (5)3 个直流输出电压的大小是不同的。Uo1 电压最高,一般这一电压直接加到功率放大器电路,或加到需要直流工作电压最高、工作电流最大的电路中;Uo2 电压稍低,这是因为电阻 R1 对直流电压存在电压降;Uo3 电压最低,这一电压一般供给前级电路作为直流工作电压,因为前级电路的直流工作电压比较低,且要求直流工作电压中的交流成分少。

    π型 LC滤波电路识图方法

    图 5 所示是 π 型 LC 滤波电路。π 型 LC 滤波电路与 π 型 RC 滤波电路基本相同。这一电路只是将滤波电阻换成滤波电感,因为滤波电阻对直流电和交流电存在相同的电阻,而滤波电感对交流电感抗大,对直流电的电阻小,这样既能提高滤波效果,又不会降低直流输出电压。

    在图 5 的电路中,整流电路输出的单向脉动性直流电压先经电容 C1 滤波,去掉大部分交流成分,然后再加到 L1 和 C2 滤波电路中。

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    对于交流成分而言, L1 对它的感抗很大,这样在 L1 上的交流电压降大,加到负载上的交流成分小。

    对直流电而言, 由于 L1 不呈现感抗, 相当于通路,同时滤波电感采用的线径较粗,直流电阻很小,这样对直流电压基本上没有电压降,所以直流输出电压比较高,这是采用电感滤波器的主要优点。

    电子滤波器识图方法

    1. 电子滤波器

    图 6 所示是电子滤波器。电路中的 VT1 是三极管,起到滤波管作用, C1 是 VT1 的基极滤波电容,R1 是 VT1 的基极偏置电阻,RL 是这一滤波电路的负载,C2 是输出电压的滤波电容。

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    电子滤波电路工作原理如下:

    ① 电路中的 VT1、 R1、 C1 组成电子滤波器电路,这一电路相当于一 只容量为 C1×β1 大小电容器,β1 为 VT1 的电流放大倍数,而晶体管的电流放大倍数比较大,所以等效电容量很大,可见电子滤波器的滤波性能是很好的。等效电路如图 6(b)所示。图中 C 为等效电容。

    ② 电路中的 R1 和 C1 构成一节 RC 滤波电路, R1 一方面为 VT1 提供基极偏置电流,同时也是滤波电阻。由于流过 R1 的电流是 VT1 的基极偏置电流,这一电流很小, R1 的阻值可以取得比较大,这样 R1 和 C1 的滤 波效果就很好,使 VT1 基极上直流电压中的交流成分很少。由于发射极电压具有跟随基极电压的特性,这样 VT1 发射极输出电压中交流成分也很少,达到滤波的目的。

    ③ 在电子滤波器中,滤波主要是靠 R1 和 C1 实现的,这也是 RC 滤波电路,但与前面介绍的 RC 滤波电路是不同的。在这一电路中流过负载的直流电流是 VT1 的发射极电流,流过滤波电阻 R1 的电流是 VT1 基极电流,基极电流很小,所以可以使滤波电阻 R1 的阻值设得很大(滤波效果好),但不会使直流输出电压下降很多。

    ④ 电路中的 R1 的阻值大小决定了 VT1 的基极电流大小,从而决定了 VT1 集电极与发射极之间的管压降,也就决定了 VT1 发射极输出直流电压大小,所以改变 R1 的大小,可以调整直流输出电压 +V 的大小。

    2. 电子稳压滤波器

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    图 7 所示是另一种电子稳压滤波器,与前一种电路相比,在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1。电子稳压原理如下:

    在 VT1 基极与地端之间接入了稳压二极管 VD1 后,输入电压经 R1 使稳压二极管 VD1 处于反向偏置状态,此时 VD1 的稳压特性使 VT1 管的基极电压稳定,这样 VT1 发射极输出的直流电压也比较稳定。注意:这一电压的稳定特性是由于 VD1 的稳压特性决定的,与电子滤波器电路本身没有关系。

    R1 同时还是 VD1 的限流保护电阻。在加入稳压二极管 VD1 后,改变 R1 的大小不能改变 VT1 发射极输出电压大小,由于 VT1 的发射结存在 PN 结电压降,所以发射极输出电压比 VD1 的稳压值略小。

    C1、 R1 与 VT1 同样组成电子滤波器电路,起到滤波作用。

    在有些场合下,为了进一步提高滤波效果,可采用双管电子滤波器电路,2 只电子滤波管构成了复合管电路。这样总的电流放大倍数为各管电流放大倍数之积,显然可以提高滤波效果。

    电源滤波电路识图小结

    关于电源滤波电路分析主要注意以下几点:

    (1)分析滤波电容工作原理时,主要利用电容器的“隔直通交”特性,或是充电与放电特性,即整流电路输出单向脉动性直流电压时对滤波电容充电,当没有单向脉动性直流电压输出时,滤波电容对负载放电。

    (2)分析滤波电感工作原理时,主要是认识电感器对直流电的电阻很小、无感抗作用,而对交流电存在感抗。

    (3)进行电子滤波器电路分析时,要知道电子滤波管基极上的电容是滤波的关键元件。另外,要进行直流电路的分析,电子滤波管有基极电流和集电极、发射极电流,流过负载的电流是电子滤波管的发射极电流,改变基极电流大小可以调节电子滤波管集电极与发射极之间的管压降,从而改变电子滤波器输出的直流电压大小。

    (4)电子滤波器本身没有稳压功能,但加入稳压二极管之后可以使输出的直流电压比较稳定。

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