電源濾波詳細(xì)解析

1、_整流電路的輸出電壓不是純粹的直流，從示波器觀察整流電路的輸出，與直流相差很大，波形中含有較大的脈動(dòng)成分， 稱為紋波。 為獲得比較理想的直流電壓，需要利用具有儲(chǔ)能作用的電抗性元件（如電容、電感）組成的濾波電路來(lái)濾除整流電路輸出電壓中的脈動(dòng)成分以獲得直流電壓。常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類。無(wú)涯濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波（包括倒L 型、 LC 濾波、 LC 型濾波等）。有源濾波的主要形式是有源RC 濾波，也被稱作電子濾波器。直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)來(lái)表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。脈動(dòng)系數(shù)（ S) 輸出電壓交流分量的基波最大值輸出電壓的直流分量半波整

2、流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為S=1.57 ，全波整流橋式整流的輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S 0.67 。對(duì)于全波和格式整流電路采用C 型濾波電路后，其脈動(dòng)系數(shù)S=1/(4(RLC/T-1)。（ To 整流輸出的直流動(dòng)電壓的周期。）電阻濾波電路RC- 型濾波電路，實(shí)質(zhì)上是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級(jí)RC 濾波電路組成的。如圖1（B）RC濾波電路。若用S 表示 C1 兩端電壓的脈動(dòng)系數(shù)，則輸出電壓兩端的脈動(dòng)系數(shù)S= （ 1/C2R ）S。由分析可知，電阻R 的作用是將殘余的紋波電壓降落在電阻兩端，最后由C2 再旁路掉。在 值一定的情況下，R 愈大， C2 愈大，則脈動(dòng)系數(shù)愈小，也就是濾波效果就好。而R 值增大時(shí)，

3、電阻上的直流壓降會(huì)增大， 這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗；若增大 C2 的電容量， 又會(huì)增大電容器的體積和重量，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也不現(xiàn)實(shí)。這種電路一般用于負(fù)載電流比較小的場(chǎng)合。電感濾波電路根據(jù)電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，由電容C 及電感 L 所組成的濾波電路的基本形式如圖1所示。因?yàn)殡娙萜鰿 對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流阻抗小，所以C 并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L 對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。精品資料_精品資料_并聯(lián)的電容器C 在輸入電壓升高時(shí)，給電容器充電，可把部分能量存儲(chǔ)在電容器中。而當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，電容兩端電壓以指數(shù)規(guī)律放電，就可以把存儲(chǔ)的能量釋放出來(lái)。經(jīng)過(guò)濾波電路的負(fù)載放電，網(wǎng)域

4、上得到的輸出電壓就比較平滑，起到了平波作用。若采用電感濾波，當(dāng)輸入電壓增設(shè)時(shí)，與負(fù)載串聯(lián)的電感 L 中的電流增加，因此電感L 將存儲(chǔ)部分磁場(chǎng)能量，當(dāng)電流減小時(shí)，又將能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電流變得平滑，因此，電感L 也有平波作用。利用儲(chǔ)能元件電感器L 的電流不能突變的特點(diǎn)，在整流電路的負(fù)載回路中串聯(lián)一個(gè)電感，使輸出電流波形較為平滑。因?yàn)殡姼袑?duì)直流的阻抗小，交流的阻抗大，因此能夠得到較好的濾波效果而直流損失小。電感濾波缺點(diǎn)是體積大，成本高。橋式整流電感濾波電路如圖所示。電感濾波的波形圖如圖所示。根據(jù)電感的特點(diǎn)，當(dāng)輸出電流發(fā)生變化時(shí)， L 中將感應(yīng)出一個(gè)反電勢(shì)，使整流管的導(dǎo)電角增大，其方向?qū)⒆柚闺娏靼l(fā)

5、生變化。精品資料_在格式整流電路中，當(dāng)U2 正半周時(shí)， D1 、 D3 導(dǎo)電，電感中的電流將滯后U2 不到 90 度。當(dāng)U2超過(guò) 90 度后開(kāi)始下降， 電感上的反電勢(shì)有助于 D1 、D3 反偏而截止， 此時(shí)，電感中的電流將經(jīng)由D2 、D4提供。由于格式電路的對(duì)稱性和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管D1、D3 ；D2、 D4 的導(dǎo)電角都是180 度，這一點(diǎn)與電容濾波電路不同。已知格式整流電路二極管的導(dǎo)通角是180 度，整流輸出電壓是半個(gè)半個(gè)正弦波，其平均值為。電感濾波電路，二極管的導(dǎo)通角也是180 度，當(dāng)忽略電感器L 的電阻時(shí)，負(fù)載上輸出的電壓平均值也是。如果考慮濾波電路的直流電阻R ，則電感濾波

6、電路輸出的電壓平均值為精品資料_要注意電感濾波電路的電流必須要足夠大，即RL 不能太大，應(yīng)滿足wL RL ，此時(shí) IO（AV ）可用下式計(jì)算由于電感的直流電阻小，交流阻抗很大，因此直流分量經(jīng)過(guò)電感后的損失很小，但是對(duì)于交流分量，在 wL 和分壓后，很大一部分交流分量降落在電感上，因而降低了輸出電壓中的脈動(dòng)成分。電感L 愈大，RL 愈小，則濾波效果愈好，所以電感濾波適用于負(fù)載電流比較大，且變化比較大的場(chǎng)合。采用電感濾波以后，延長(zhǎng)了整流管的導(dǎo)電角，從而避免了過(guò)大的沖擊電流。電容濾波原理詳解、空載時(shí)的情況當(dāng)電路采用電容濾波，輸出端空載，如圖4 （a) 所示，設(shè)初始時(shí)電容電壓uC 為零。接入電源后，當(dāng)

7、 u2 在正半周時(shí)， 通過(guò) D1 、D3 向電容器 C 充電；當(dāng)在 u2 的負(fù)半周時(shí)， 通過(guò) D2 、D4 向電容器 C 充電，充電時(shí)間常數(shù)為精品資料_式中包括變壓器副邊繞組的直流電阻和二極管的正向?qū)娮琛Ｓ捎谝话愫苄?，電容器很快就充到交流電?u2 的最大值，如波形圖2（ b) 的時(shí)刻。此后，u2 開(kāi)始下降，由于電路輸出端沒(méi)接負(fù)載，電容器沒(méi)有放電回路，所以電容電壓值uC 不變，此時(shí)， uC>u2 ，二極管兩端承受反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)，電路的輸出電壓U 0 =U c= 2U 2，電路輸出維持一個(gè)恒定值。實(shí)際上電路總要帶一定的負(fù)載，有負(fù)載的情況如下。、帶載時(shí)的情況圖給出了電容濾波電路在

8、帶電阻負(fù)載后的工作情況。接通交流電源后，二極管導(dǎo)通，整流電源同時(shí)向電容充電和向負(fù)載提供電流，輸出電壓的波形是正弦形。在時(shí)刻，即達(dá)到u2 90 度峰值時(shí)， u2 開(kāi)始以正弦規(guī)律下降，此時(shí)二極管是否關(guān)斷，取決于二極管承受的是正向電壓還是反向電壓。先設(shè)達(dá)到 90 度后，二極管關(guān)斷， 那么只有濾波電容以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載放電，從而維持一定的負(fù)載電流。但是90 度后指數(shù)規(guī)律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超過(guò)90 度后有一段時(shí)間二極管仍然承受正向電壓，二極管導(dǎo)通。 隨著 u2 的下降，正弦波的下降速率越來(lái)越快，uC 的下降速率越來(lái)越慢。所以在超過(guò)90 度后的某一點(diǎn)，例如圖5（ b) 中的 t2 時(shí)刻

9、，二極管開(kāi)始承受反向電壓，二極管關(guān)斷。此后只精品資料_有電容器 C 向負(fù)載以指數(shù)規(guī)律放電的形式提供電流，直至下一個(gè)半周的正弦波來(lái)到，u2 再次超過(guò) uC ，如圖 5 （ b）中的 t3 時(shí)刻，二極管重又導(dǎo)電。以上過(guò)程電容器的放電時(shí)間常數(shù)為電容濾波一般負(fù)載電流較小，可以滿足 td 較大的條件， 所以輸出電壓波形的放電段比較平緩，紋波較小，輸出脈動(dòng)系數(shù)S 小，輸出平均電壓UO(AV) 大，具有較好的濾波特性。以上濾波電路都有一個(gè)共性，那就是需要很大的電容容量都能滿足要求，這樣一來(lái)大容量電容在加電瞬間很有很大的短路電流，這個(gè)電流對(duì)整流二極管，變壓器沖擊很大，所以現(xiàn)在一般的做法是整流前加一的功率型NT

10、C 熱敏電阻來(lái)維持平衡，因NTC 熱敏電阻在常溫下電阻很大，回電后隨著溫度升高，電阻阻值迅速減小，這個(gè)電路叫軟起動(dòng)電路。這種電路缺點(diǎn)是：斷電后，在熱時(shí)間常數(shù)為，NTC 熱敏電阻沒(méi)有恢復(fù)到零功率電阻值，所以不頻繁的開(kāi)啟。精品資料_為什么整流后加上濾波電容在不帶負(fù)載時(shí)電壓為何升高？這是因?yàn)榧由蠟V波測(cè)得的電壓是含有脈動(dòng)成分的峰值電壓，加上負(fù)載后就是平均值，計(jì)算：峰值電壓1.414 ×理論輸出電壓有源濾波 電子電路濾波電阻濾波本身有很多矛盾，電感濾波成本又高，故一般線路常采用有源濾波電路，電路如圖。它是由 C1 、RC2 組成的 型 RC 濾波電路與有源器件晶體管T 組成的射極輸出器連接而成

11、的電路。貼圖6 可知，流過(guò)R 的電流 IR=IE/ （ 1+）=IRL/ （ 1+）。流過(guò)電阻R 的電流僅為負(fù)載電流的1/（1+ ），所以可以采用較大的R ，與 C2 配合以獲得較好的濾波效果，以使 C2 兩端的電壓的脈動(dòng)成分減小，輸出電壓和 C2 兩端的電壓基本相等，因此輸出電壓的脈動(dòng)成分也得到了削減。從 RL 負(fù)載電阻兩端看， 基極回路的濾波元件 R、C2 折合到射極回路， 相當(dāng)于 R 減小了（1+ ）倍，而 C2 增大了（ 1+）倍。這樣所需的電容 C2 只是一般 RC 型濾波器所需電容的 1/ ，比如晶體管的直流放大系數(shù)=50 ，如果用一般RC型濾波器所需電容容量為1000 F，如采用

12、電子濾波器，那么電容只需要 20 F 就滿足要求了。采用此電路可以選擇較大的電阻和較小的電容而達(dá)到同樣的濾波效果，因此被廣泛用于一些小型電子設(shè)備的電源之中。DLC 型濾波器1、工作原理精品資料_DLC 型濾波器有正脈沖輸入時(shí)電流方向a、當(dāng)變壓器次級(jí)繞組為上正下負(fù)時(shí)，由于變壓器次級(jí)繞組輸出的電壓是正負(fù)交變的矩形波，故加D1 整流去掉負(fù)半周，正半周通過(guò)D1 整流后，電流通過(guò)電感L 儲(chǔ)存了磁能，這個(gè)電流一部分給C1 充電，另一部分給負(fù)載R L 用， D2 截止。、當(dāng)輸入正脈沖消失后，這時(shí)變壓器次級(jí)繞組產(chǎn)生的自感電壓為上負(fù)下正，所以整流管D1 截止，濾波器沒(méi)有輸入電壓，負(fù)載R L 的電流供給由兩部分組

13、成，一部分由電感中儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)換為電能，電流方向與原來(lái)的電流方向一致，并通過(guò)續(xù)流二極管D2 構(gòu)成回路電流iL ，另一路是 C1 放電提供的電流為-i c1。2、 DLC 型濾波器，輸出的直流電壓就是它輸入的矩形波電壓的平均值。3、 DLC 型濾波器常用在肪寬式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，DLC 的輸出端，對(duì)地需要并聯(lián)一個(gè)電阻，習(xí)慣上叫做 “釋放電阻 ”，一般在釋放電阻中有30-50mA 電流就可以。精品資料_CRC 型濾波器1、工作原理a 、經(jīng)整流輸出的電壓，首選經(jīng)過(guò)C1 電容器的濾波，將大部分交流成分濾除，經(jīng)C1 后的電壓，再加到由 R L 和 C2 夠成的 RC 濾波電路中，電容C2 進(jìn)一步對(duì)交流成分進(jìn)

14、行濾波。b、 C1 小于電容幾乎不存在電感，它的容抗很小，這樣高頻干擾成分容易通過(guò)小電容C1 濾波到地，對(duì)高頻交流干擾濾波效果較好。c、而電容容量大（C2>C1) ，流過(guò) C2 的是低頻交流成分，對(duì)低頻交流干擾濾波效果較好。d、電阻對(duì)交、直流均有壓降和功率損耗，故CRC 只適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。CLC 型濾波器、工作原理精品資料_a 、輸入正脈沖時(shí)，先給C1 充電，充電電流為ic1 ，迅速充到脈沖的峰值電壓Vi，同時(shí)電感器L中也有線性增長(zhǎng)的電流，并在L 中儲(chǔ)存了磁能，隨著電流的增長(zhǎng)，儲(chǔ)存的磁能起來(lái)越多，電容器C2 通過(guò)電感 L 也充上了電壓，充電電流為ic2，C2 和 C1 上的電壓基本相等，負(fù)載RL 中的電流 IRL 也是由輸入脈沖供給。b、輸入正脈沖消失，負(fù)載R L 的電流由兩路提供，一路是C2 放電提供的電流為-i c2，另一路是由電感 L 儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)換成電能，并與 C1 上的電壓串聯(lián)后提供-ic1 。負(fù)載 RL 中的電流等于兩個(gè)電容器放電電流的和，即I L=- （-i c2+-i c1）。精品資料_c、對(duì)直流而言： CLC 型濾波器中的C1 和 C2 ，相當(dāng)于開(kāi)路， 而電感 L 對(duì)直流分量的感抗等于零，相當(dāng)于短路