最新-152-濾波電路-(2)-PPT精品課件

1、15.2 濾波電路 15.2.1 電容濾波電路 15.2.2 電感濾波電路 15.2.3 復(fù)式濾波電路 15.2.4 各種濾波電路的比較 整流電路的輸出電壓雖然是單一方向的，但是脈動較大，含有較大的諧波成分，不能適應(yīng)大多數(shù)電子線路及設(shè)備的需要，還需利用濾波電路將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?濾波電路是利用電抗性元件儲能的特點來實現(xiàn)濾波。電容器C 對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應(yīng)與負載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。圖15.02.01 利用電抗性元件濾波 15.2.1.1 電容濾波電路的工作

2、原理 在輸入電壓升高時，二極管導(dǎo)通，電容器C相當并聯(lián)在u2兩端， u2給C的充電，可把部分能量存儲在電容器中。 當輸入電壓降低時，濾波電容與整流橋斷開，電容兩端電壓以指數(shù)規(guī)律放電，就可以把存儲的能量釋放給負載。由于濾波電容向負載放電，負載上得到的輸出電壓就比較平滑，起到了濾波作用。圖15.02.02 電容濾波電路充電放電分界點15.2.1 電容濾波電路 圖15.02.03 電容濾波波形分析指數(shù)放電快設(shè)分界點在90 顯然，二極管導(dǎo)電對應(yīng)電容C充電；二極管截止對應(yīng)電容C放電，那么這個分界點到底在那里？正弦曲線下降慢 當分界點超過90，達到某一點，正弦曲線和指數(shù)曲線的下降速率相等以后，二極管截止。

3、當下個半周正弦波上升超過uC時，二極管重新導(dǎo)通。 當變壓器次級電壓u2大于uC時，二極管導(dǎo)通， u2給電容器充電，電容器C相當并聯(lián)在變壓器次級繞組上， uC的波形近似為正弦形。 當u2達到90開始下降，此時二極管并不會截止。如果假使二極管截止，電容C就要向RL放電，由于正弦剛超過90下降很慢，而指數(shù)曲線則下降很快，仍然可以滿足u2 uc ，二極管繼續(xù)導(dǎo)電。 當超過90，達到某一點，正弦曲線和指數(shù)曲線的下降速率相等以后，二極管才真正截止。電容C以指數(shù)規(guī)律向RL放電，當下一個半周的正弦曲線上升超過uc 時，二極管重又導(dǎo)通。放電時間常數(shù) d= RLC，二極管導(dǎo)通角度為 180。d整流二極管導(dǎo)通的電角

4、度稱為導(dǎo)通角圖15.02.04 電容濾波效果與時間常數(shù)的關(guān)系 電容濾波的效果是臺高了C 放電段波形的高度，提高了輸出電壓平均值。顯然，放電時間常數(shù)d = RLC越大 ，輸出電壓平均值越大，紋波越小，導(dǎo)通角越小。 注意，電容濾波的效果與 d有關(guān)，而不僅僅與C或RL的大小一個因素有關(guān)。例如負載開路時，即使濾波電容很小，輸出電壓紋波極小，近似等于uo=uc = 。 d增加視頻圖象15.2.1.2 導(dǎo)通角與濾波的關(guān)系15.2.1.3 電容濾波電路參數(shù)的選擇 在未加濾波電容之前，各種整流電路中的整流二極管均有半個周期處于導(dǎo)通的狀態(tài)，因此稱整流二極管的導(dǎo)通角=。整流二極管的平均整流電流為： 加入濾波電容以

5、后，整流二極管的導(dǎo)通角 2 3 圖15.02.05 導(dǎo)通角與濾波時間常數(shù)的關(guān)系 輸出電壓平均值UO(AV)與放電時間常數(shù) d=RLC 有關(guān)， d 越大，輸出電壓平均值UO(AV) 越大，輸出電壓所包含的交流成分越小，即輸出紋波越小。為獲得平滑的輸出電壓，一般取放電時間常數(shù)為 15.2.1.3.2 輸出電壓平均值UO(AV) 上式可作為選擇電容器容量的依據(jù)。式中T 為電網(wǎng)電壓的周期，在此條件下，輸出平均電壓的近似表達式 由上式可知，為減小輸出電壓的脈動成分，采用的濾波電容器的容量越大越好，交流電源的頻率越高越好。 電容濾波的輸出電壓波形很難用一個準確的解析表達式來描述，因此脈動系數(shù)常采用近似估算

6、： 15.2.1.3.2 脈動系數(shù)S 圖15.02.06 紋波與濾波時間常數(shù)的關(guān)系 d增加，S減小 電容濾波電路的外特性描述了整流電路輸出電壓的平均值UO(AV)與輸出電流IO之間的關(guān)系。 15.2.1.4 電容濾波電路的外特性和濾波特性 15.2.1.4.1 外特性 當負載電阻RL越小，即IO愈大時， UO(AV)下降的很快，電路的帶負載能力變差。 所以電容濾波電路適合應(yīng)用于固定負載或輸出電流較小、負載電流變化不大的場合。圖15.02.07 電容濾波電路的外特性 電容濾波電路的濾波特性描述了當RL或C改變時，對脈動系數(shù)S的影響。 15.2.1.4.2 濾波特性 當負載電阻 RL 減小，即IO

7、增大時，S增大；C減小時，則S增大。 所以在電容濾波電路中，增加C的容量，可以令S減小。圖15.02.08 電容濾波電路的濾波特性 利用儲能元件電感器L的電流不能突變的性質(zhì)，把電感L與整流電路的負載RL相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。 當輸入電壓升高時，電感 L 中的電流增加，因此電感 L 將存儲部分磁場能量；當輸入電壓減小時，電感又以電流的形式將磁場能量釋放出來，使負載電流變得平滑。圖15.02.09 電感濾波電路15.2.2 電感濾波電路 輸出電壓平均值整流二極管正向平均電流注意 L越大，RL越小，即濾波時間常數(shù)越大，濾波效果越好，所以電感濾波適用于負載電流較大且變化較大的場合。 圖15.02.10 電感濾波電路波形圖視頻圖象電感濾波電路的特性如下，左側(cè)的是外特性，右側(cè)為濾波特性。圖15.02.11 電感濾波電路的特性曲線(a)外特性(b)濾波特性 當單獨使用電容或電感進行濾波，效果仍不理想時，可采用復(fù)式濾波電路。各種復(fù)式濾波電路見圖15.02.12。(a)LC 濾波電路(b)LC 型濾波電路(c)RC 型濾波電路