電容濾波電路(橋式電路)

1、1 常用濾波電路常用濾波電路交流交流電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波直流直流電壓電壓2 一一. .濾波電路的作用、濾波元件和電路類型濾波電路的作用、濾波元件和電路類型交流交流電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波直流直流電壓電壓 1.作用作用 濾除濾除_成分成分,使輸出電壓變得使輸出電壓變得_2.濾波元件濾波元件3.類型類型電容和電感電容和電感電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波（電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波（ L-C 型、型、 LC 型、型、 RC 型）型）3(一一)、電容濾波電路、電容濾波電路1電路組成電路組成a橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D

2、2D1D3RLuoSC 二二. .常用濾波電路常用濾波電路4（1）S斷開(kāi)：即斷開(kāi)：即RL未接入時(shí)未接入時(shí)(電容初始電壓為電容初始電壓為0)：u2tuot設(shè)設(shè)t1時(shí)刻接時(shí)刻接通電源通電源t1整流電路為整流電路為電容充電電容充電充電結(jié)束充電結(jié)束沒(méi)有電容沒(méi)有電容時(shí)的輸出時(shí)的輸出波形波形ucuo =uc= U222工作原理工作原理5（2）S閉合：即閉合：即RL接入時(shí)（假設(shè)接入時(shí)（假設(shè)RL是是u2在從在從0上升時(shí)接入）上升時(shí)接入）u2tuot無(wú)濾波電容無(wú)濾波電容時(shí)的波形時(shí)的波形加入濾波電容加入濾波電容時(shí)的波形時(shí)的波形6uotu2上升上升, u2大于電容大于電容上的電壓上的電壓uc,u2對(duì)電容充電，對(duì)電容

3、充電，uo= uc u2u2下降，下降， u2小于電容上的電壓。小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。二極管承受反向電壓而截止。電容電容C通過(guò)通過(guò)RL放電，放電， uc按指數(shù)按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù) = RL C電容濾波電路應(yīng)用場(chǎng)合：電容濾波電路應(yīng)用場(chǎng)合： 一般適用于輸出電流較小且負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。一般適用于輸出電流較小且負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。74濾波電容的耐壓濾波電容的耐壓橋式整流電容濾波橋式整流電容濾波 Uo(AV)1.2U2 2U23輸出電壓的計(jì)算輸出電壓的計(jì)算半波整流電容濾波半波整流電容濾波 Uo(AV)U2空載時(shí)空載時(shí) Uo(AV)1.4U2URM8例題例題9

4、1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。就構(gòu)成了電感濾波電路。u2u1RLLuo（二）、電感濾波電路（二）、電感濾波電路102.電感濾波原理電感濾波原理對(duì)諧波分量對(duì)諧波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,電壓大部分降在電壓大部分降在XL上。上。 因此，因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo(AV)0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓: :u2u1RLLuo對(duì)直流分量對(duì)直流分量: XL=0 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路,電壓大部分降在電壓大

5、部分降在RL上上11三、其他形式的濾波電路三、其他形式的濾波電路改善濾波特性的方法：改善濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波。如：采取多級(jí)濾波。如：L-C 型濾波電路：型濾波電路：在電感濾波后面再接一電容。在電感濾波后面再接一電容。RC 型濾波電路：型濾波電路：在電容濾波后再接一級(jí)在電容濾波后再接一級(jí)RC濾濾波電路。波電路。 性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。LC 型濾波電路：型濾波電路：在電容濾波后面再接在電容濾波后面再接L-C 型型濾波電路。濾波電路。12. . RC RC 型型濾波器濾波器改善濾波特性的方法：改善濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波采

6、取多級(jí)濾波uoRu2u1C1C2uo1 RLRC 型型濾波器濾波器13uoRu2u1C1C2uo1 RL14、 L L- -C C 型濾波電路型濾波電路u2u1LuoCRLuo129 . 0 UUUoo15、LC LC 型濾波電型濾波電路路u2u1LuoC2RLuo1C1顯然，顯然， LC 型濾波電路輸出電壓的脈動(dòng)系型濾波電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)比只有數(shù)比只有LC濾波時(shí)更小，濾波時(shí)更小，波形更加平滑波形更加平滑；由；由于在輸入端接入了電容，因而較只有于在輸入端接入了電容，因而較只有LC濾波濾波時(shí)，時(shí)，提高了輸出電壓提高了輸出電壓。請(qǐng)自行分析請(qǐng)自行分析LC 型濾波電路的輸出型濾波電路的輸出電壓和脈

7、動(dòng)系數(shù)等基本參數(shù)。電壓和脈動(dòng)系數(shù)等基本參數(shù)。1610.4 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路的作用穩(wěn)壓電路的作用: :使直流電路在電網(wǎng)波使直流電路在電網(wǎng)波動(dòng)、負(fù)載變化、溫度變化等因素影響下保證動(dòng)、負(fù)載變化、溫度變化等因素影響下保證輸出電壓穩(wěn)定。輸出電壓穩(wěn)定。交流交流電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波有波紋的有波紋的直流電壓直流電壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓直流直流電壓電壓17一一. . 穩(wěn)壓電源類型穩(wěn)壓電源類型以下主要討以下主要討論線性穩(wěn)壓論線性穩(wěn)壓電路。電路。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路線性線性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路( (小功率設(shè)

8、備小功率設(shè)備) )電路最簡(jiǎn)單，但是電路最簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差，一帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。不作為電源使用。效率較高，目前效率較高，目前用的也比較多，用的也比較多，但因?qū)W時(shí)有限，但因?qū)W時(shí)有限，這里不做介紹。這里不做介紹。18二二. . 穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)(1)穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) S（越小越好）（越小越好）穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)S反映電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電路的反映電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。定義為當(dāng)負(fù)載固定時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變影響。定義為當(dāng)負(fù)載固定時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比?；颗c輸入電壓的相對(duì)變化量之比。O

9、IOIUUSUU(2)輸出電阻輸出電阻Ro （越小越好）（越小越好）輸出電阻用來(lái)反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響。輸出電阻用來(lái)反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響。定義為當(dāng)輸入電壓固定時(shí)輸出電壓變化量與輸出電定義為當(dāng)輸入電壓固定時(shí)輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。它實(shí)際上就是電源戴維南等效電路流變化量之比。它實(shí)際上就是電源戴維南等效電路的內(nèi)阻。的內(nèi)阻。19uiIZminIZmax穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路具有電路簡(jiǎn)單、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路具有電路簡(jiǎn)單、元件數(shù)量少等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為元件數(shù)量少等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛。適用于負(fù)載電流小、負(fù)廣泛。適用于負(fù)載電流小、負(fù)載電壓不變的場(chǎng)合。載電壓不變的場(chǎng)合。三三. . 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管

10、穩(wěn)壓電路20從穩(wěn)壓管的特性可知，在電從穩(wěn)壓管的特性可知，在電路中若能使穩(wěn)壓管始終工作路中若能使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn)壓區(qū)內(nèi)，即：使穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓區(qū)內(nèi)，即：使穩(wěn)壓管的電流的電流IZ滿足條件：滿足條件： IZmin IZ IZmax,則輸出電則輸出電壓壓UO基本上保持不變，約為基本上保持不變，約為UZ。uiIZminIZmax 所以穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓作用是利用穩(wěn)壓管中所以穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓作用是利用穩(wěn)壓管中電流的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。電路中電流的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。電路中R必不可少，必不可少，其作用是限流和電壓、電流補(bǔ)償。其作用是限流和電壓、電流補(bǔ)償。21 通過(guò)對(duì)電路分析通過(guò)對(duì)電路分析容易得到關(guān)系式：容易得到關(guān)系

11、式：ORIUUU OZRIII 1 1、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)：當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)： RRZOIUIIUU OU以上過(guò)程是利用以上過(guò)程是利用 關(guān)系中，使關(guān)系中，使 ，從而實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)UO的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。ORIUUU IRUU 22當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)：當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)：不不變變不不變變OROZRZOLUIIIIIUR ROII以上過(guò)程是利用以上過(guò)程是利用 關(guān)系中，使關(guān)系中，使 ，使，使IR基本不變而實(shí)現(xiàn)基本不變而實(shí)現(xiàn)UO的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。OZII OZRIII 232 2、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo) 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)主要有穩(wěn)

12、壓系數(shù)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)主要有穩(wěn)壓系數(shù)S Sr r、輸出電阻輸出電阻R RO O、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、最大紋波、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、最大紋波電壓、溫度系數(shù)等。主要了解前兩個(gè)。電壓、溫度系數(shù)等。主要了解前兩個(gè)。Sr定義為：定義為：在負(fù)載固定時(shí)穩(wěn)壓電路輸出電壓相對(duì)變?cè)谪?fù)載固定時(shí)穩(wěn)壓電路輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比。化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比。常常數(shù)數(shù) LRIIOOUUUUS Sr反映電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響，其值越小說(shuō)反映電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響，其值越小說(shuō)明穩(wěn)壓性能越好。明穩(wěn)壓性能越好。24RO定義為：定義為：在輸入電壓固定時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電在輸入電壓固定時(shí)，穩(wěn)壓電

13、路輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。壓變化量與輸出電流變化量之比。常常數(shù)數(shù) IUOOOIUR RO反映負(fù)載波動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響，其值越小說(shuō)反映負(fù)載波動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響，其值越小說(shuō)明穩(wěn)壓電路帶負(fù)載能力越強(qiáng)。明穩(wěn)壓電路帶負(fù)載能力越強(qiáng)。 在只考慮變化量條件下，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路可等在只考慮變化量條件下，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路可等效為如圖形式，效為如圖形式，rz為穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻。為穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻。+-UIUO+-IZIODZRLR限流電阻限流電阻IR+-UIUO+-RLRrz25脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù)Sr： Sr=(UO/UI)(UI/UO) +-UIUO+-RLRrz輸出電阻輸出電阻RO：RO=R/rzrzzz

14、LzLzIOrRrR/rRR/rUU (R rz)OIzzUUrRr (R rz)另外，用電網(wǎng)電壓波動(dòng)另外，用電網(wǎng)電壓波動(dòng)10%時(shí)時(shí)UO的變化量的變化量UO作作為衡量指標(biāo)，稱為為衡量指標(biāo)，稱為電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率。用用IO從從0變到額定值時(shí)，變到額定值時(shí)，UO的變化量作為衡量指標(biāo)，的變化量作為衡量指標(biāo)，稱為稱為電流調(diào)整率。電流調(diào)整率。263 3、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的參數(shù)選擇、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的參數(shù)選擇 首先應(yīng)確定輸出電壓首先應(yīng)確定輸出電壓UO，輸出電流范圍，輸出電流范圍Iomin、 Iomax（或（或RLmax、 RLmin），輸入電壓），輸入電壓UI波動(dòng)范圍（一波動(dòng)范圍（一般為般為10%）等，據(jù)此選擇整流、濾波、穩(wěn)壓元件）等，據(jù)此選擇整流、濾波、穩(wěn)壓元件參數(shù)。參數(shù)。（1）UI的選擇的選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般選擇UI=（23）UO確定確定Ii：該電流的選擇原則為：該電流的選擇原則為Ii Iomax。27（2）穩(wěn)壓管的選擇）穩(wěn)壓管的選擇UZ=UOIZMIZ Iomax IominIZM Iomax +IZ（3）限流電阻的選擇）限流電阻的選擇由由ORZZIRIIIRUUI 得得ZLminZZIminIRURUU LminZZZIminmax/RUI