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电源的整流滤波原理图详解(五种滤波整流电路)

来源 : www.penghaida.com   发布时间 : 2021/12/24 12:50:00

五种滤波桥式整流电路详细介绍

一、数字功放滤波电源电路

为了更好地提升滤波实际效果,处理π型RC滤波电源电路中交、直流电份量对R的规定互相分歧的问题,在RC电路中提高了有源器件-电子管,产生了RC数字功放滤波电源电路。普遍的RC数字功放滤波电源电路如下图Z0716所显示,它本质上是由C1、Rb、C2构成的π型RC滤波电源电路与电子管T构成的射极输出器连接而成的电源电路。该电路的特点是:

1.滤波电阻器Rb接于三极管的基极控制回路,兼作偏置电阻器,因为穿过Rb的电流量入不大,为导出电流量Ie的1/(1+β),故Rb可用比较大的值(一般为几十kΩ),即便谐波失真得到比较大的着陆,又不使直流电损害很大。

2.滤波电容器C2接于三极管的基极控制回路,便可以选择较小的电容器,做到比较大电容器的滤波实际效果,也减少了电容器的容积,有利于微型化。如下图中接于基极的电容器C2折算到发射极控制回路就等同于(1+β)C2的电容器的滤波实际效果(因ie=(1 β)ib之故)。

3.因为负荷凡接于三极管的射极,故RL上的直流电输出电压UE≈UB,即通常同RC微波感应器滤波导出直流电压相同。

这类滤波电源电路滤波特点不错,普遍地用以一些中小型电子产品当中。

二、复式楼滤波电源电路

复式楼滤波电源电路常见的有LCГ型、LCπ型和RCπ型3种方式,如下图Z0715所显示。他们的电源电路构成标准是,把对沟通交流特性阻抗大的元器件(如电感、电阻器)与负荷串连,以着陆比较大的谐波失真工作电压,而把对沟通交流特性阻抗小的元器件(如电容器)与负荷并接,以旁通比较大的谐波失真电流量。其滤波原理与电容器、电感滤波相近,这儿仅详细介绍RCπ型滤波。

图Z0715(c)为RCπ型滤波电源电路,它本质上是在电容器滤波的根基上加上一级RC滤波电源电路构成的。其滤波原理可以那样表述:通过电容器C1滤波以后,C1两边的工作电压包括一个直流电份量与沟通交流份量,做为RC2滤波的键入工作电压。对直流电份量来讲,C2可视作引路,RL上的导出直流电压为:

针对沟通交流份量来讲,其导出交流电流为:

若符合条件

则有

由式由此可见,R越小,导出的直流电份量愈大;由式由此可见,RC2愈大,导出的沟通交流份量越小。滤波实际效果越好。因此R受两层面的牵制,只有兼具挑选。这类滤波电源电路较单电容器滤波效果非常的好,、但也只适用负荷电流量并不大的场所。

三、电感滤波电源电路

带电感滤波的全波整流电路如下图Z0713所显示。滤波元器件L串在整流器导出与负荷RL中间(电感滤波一般不与半波整流配搭)。其滤波原理可以用电流的磁效应原理来表述。当电感中根据交变电流时,电感两边便造成出一反电势差阻拦电流量的转变:当电流量扩大时,反电势差会阻拦电流量的扩大,并将一部分动能以电磁场动能储存起来;当电流量减少时,反电势差会阻拦电流量的减少,电感释放出来存储的动能。这就大大的减少了导出参数的转变,使其越来越光滑,做到了滤波目地。当忽视L的电阻测量时,RL上的直流电压UL与不用滤波时负荷上的工作电压同样,即UL=0.9U2GS0718

电感滤波原理,还可以用电感对交、直流电份量感抗不一样,使直流电通过,使沟通交流得遇阻的原理来表述。

与电容器滤波对比,电感滤波有下列特性:

1.电感滤波的外特点和脉动特性好。其外特点和脉动特性如下图Z0714所显示。UL随IL的扩大降低很少,通常是平整的(降低是L的电阻测量造成的);S随IL的增加而减少。

2.电感滤波电源电路整流二极管的导通角θ=π。

3.电感滤波输出电压较电容器滤波为低。故一般电感滤波适用输出电压不高,导出电比较大及负荷改变比较大的场所。

四、电容器滤波电源电路

滤波电路

桥式整流电路尽管可将交流电压变为直流电源,但其脉动成份比较大,在一些规定直流电源光滑的场所是不适合的,需再加上滤波电源电路,以减少整流器后直流电源中的脉动成份。

一般直流电源中的脉动成份的尺寸用脉动指数来表明:

脉动指数(S)=GS0712

例如,全波整流输出电压uL可以用付氏等比级数开展为:

在其中基波数值为0.6U2,直流电份量(均值)为0.9U2,故脉动指数S≈0.67。同样可得出半波整流输出电压的脉动指数为S=1.57,由此可见其脉动指数是非常大的。一般电子产品所需直流稳压电源的脉动指数低于0.01,故整流器导出的电流可以采用一定的对策,一方面尽可能减少输出电压中的脉动成份,另一方面尽可能储存输出电压中的检测成份,使输出电压贴近于较完美的直流稳压电源的输出电压。这一对策便是滤波。

最主要的滤波元器件是电感、电容器。其滤波原理是:运用这种电感元器件在整流二极管关断期内存储动能、在截至期内释放出来动能的功效,使输出电压越来越较为光滑;或从另一视角看来,电容器、电感对交、直流电成份体现出的特性阻抗不一样,把他们有效地布置在线路中,就可以做到减少沟通交流成份而保存直流电部分的目地,反映出滤波功效。

常见的滤波电源电路有没有源滤波和数字功放滤波两类。在其中微波感应器滤波的具体方式有电容器滤波,电感滤波和复式楼滤波(包含倒L型LC滤波,π型LC滤波和π型RC滤波等)。数字功放滤波的具体方式是数字功放RC滤波。

电容器滤波

半波整流电容滤波电源电路如下图Z0710所显示。其滤波原理如下所示:

电容器C并接于负荷RL的两边,uL=uC。在不会划入电容器C以前,整流二极管在u2的正半周期关断,负半周期截至,输出电压uL的波形图如下图中底线所显示。划入电容器以后,建在ωt=0时接入开关电源,则当u2由零慢慢扩大时,二极管D关断,除有一电流量iL流入负荷之外也有一电流量iC向电容器C电池充电,充电工作电压uC的正负极为上正下负。如忽视二极管的内电阻,则uC可充到贴近u2的最高值u2m。在u2做到最高值之后逐渐降低,这时电力电容器上的工作电压uc也将根据充放电而逐步降低。当u2<uc时,D因反偏而截至,因此C以一定的稳态值根据RL按指数值规律性充放电,uc降低。直到下一个正半周期,当u2>uc时,D又关断。这般下来,使输出电压的波形图如下图中绿线所显示。显而易见比未并电容器C前光滑多了。

全波或桥式整流电容器滤波的原理与半波整波电容滤波基本一致,滤波波型如下图Z0711所显示。

从以上研究可以看得出:

1.加了电容器滤波以后,输出电压的检测成份提升了,而脉动成份减少了。这全是因为电容器的存储功效导致的。电容器在二极管关断时电池充电(储能技术),截至时充放电(将动能释放出来给负荷),不仅使输出电压的均值扩大,并且使其越来越较为顺畅了。

2.电容器的充放电稳态值(τ=RLC)愈大,充放电愈慢,输出电压愈高,脉动成份也愈少,即滤波实际效果越好。故一般C选值比较大,RL也规定比较大。具体中常会按住式来选择C的值:

RLC≥(3~5>T(半波)GS0714

RLC≥(3~5)T/2(全波、桥式)GS0715

3.电容器滤波电源电路中整流二极管的导电性時间减少了,即关断角低于180°。并且,充放电稳态值越大,导通角越小。因而,整流二极管穿过的是一个挺大的影响电流量,对管道的使用寿命不好,挑选二极管时,务必拥有比较大容量。

4.电容器滤波电源电路的外特点(指UL与IL相互关系)和脉动特点(指S与IL相互关系)较为差,如下图Z0712所显示。可以看得出输出电压UL和脉动指数S伴随着导出电流量IL的变动而转变。当IL=0(即RL=∞)时,UL=U2(电容器电池充电到极值后不会再充放电),S=0。当IL扩大(即RL减少)时,因为电容放电水平加速进而UL降低,UL的转变范畴在U2~0.9U2中间(指全波或桥式),S增加。因此,电容器滤波一般适用负荷电流量转变并不大的场所。

5.电容器滤波电源电路输出电压的佑算。假如电容器滤波电源电路的充放电稳态值按式GS0714或GS0715选值得话,则输出电压各自为:

UL=(0.9~1.0)U2(半波)GS0716

UL=(1.1~1.2)U2(全波)GS0717

电容器滤波电源电路构造简易、方便使用、运用比较广泛。

五、倍压整流电路

倍压整流电路由环形变压器、整流二极管、倍压电容器和负载电阻构成。它可以导出高过变电器次级线圈工作电压二倍、三倍或n倍的电压,一般用以高电压、小电流量的场所。

二倍压整流电路如下图Z0707所显示。其工作中原理是:在u2的正半周期,D1关断,D2截至,电容器C1被电池充电到贴近u2的最高值u2m,正负极如下图中Z0708(a)所标;在u2的负半周期,D1截至,D2关断,这时变电器次级线圈工作电压u2与C1所充电压正负极一致,二者串连,且根据D2向C2电池充电使C2上充电工作电压可贴近2u2m。当负荷RL并接进C2两边时(RL一般比较大),则RL上的工作电压UL也可贴近2u2m。

图Z0709为n倍压整流电路,整流器原理同样。由此可见,只需提升整流二极管和电容器的数量,便可获得所须要的n倍压(n个二极管和n个电容器)电源电路。

开关电源的整流器滤波原理图

滤波电源电路关键有以下几类:电容器滤波电源电路,这也是最主要的滤波电源电路;π型RC滤波电路;π型LC滤波电源电路;电子器件滤波器电源电路。

1、单边脉动性直流电压的特性

如下图1(a)所显示。是单边脉动性直流电压波型,从图上可以看得出,工作电压的专一性无论在什么时候全是一致的,但在工作电压力度上是起伏的,便是在时间线上,工作电压展现出规律性的转变,因此是脉动性的。

但依据波型溶解原理得知,这一工作电压可以溶解一个直流电压和一组工作频率不一样的交流电流,如下图1(b)所显示。在图1(b)中,斜线一部分是单边脉动性直流电压U。中的检测成份,虚线一部分是UO中的沟通交流成份。

2、电容器滤波原理

依据以上的剖析,因为单边脉动性直流电压可转化成沟通交流和直流电两一部分。在电路的滤波电源电路中,运用电力电容器的“隔直达交”的特点和储能技术特点,或是运用电感“隔城市交通直”的特征可以滤掉工作电压中的沟通交流成份。图2所显示是电容器滤波原理图。

图2(a)为桥式整流电路的导出电源电路。交流电流经桥式整流电路以后导出的是单边脉动性直流电源,即电源电路中的UO。

图2(b)为电容器滤波电源电路。因为电容器C1对直流电源等同于引路,那样桥式整流电路导出的直流电压不可以根据C1到地,仅有加到负荷RL图为RL上。针对桥式整流电路导出的沟通交流成份,因C1容积比较大,容抗较小,沟通交流成份根据C1漏到地端,而不可以加到负荷RL。那样,根据电容器C1的滤波,从单边脉动性直流电源中取下了所须要的直流电压 U。

滤波电容器C1的容积越大,对沟通交流成份的容抗越小,使残存在负荷RL上的沟通交流成份越小,滤波实际效果就就越好。

3、电感滤波原理

图3一样是电感滤波原理图。因为电感L1对直流电源等同于通道,那样桥式整流电路导出的直流电压立即加到负荷RL上。

针对桥式整流电路导出的沟通交流成份,因L1电感量比较大,感抗较大,对沟通交流成份造成较大的阻拦功效,阻拦了交流电流根据C1漏到加进负荷RL。那样,根据电感L1的滤波,从单边脉动性直流电源中取下了所须要的直流电压 U。

滤波电感L1的电感量越大,对沟通交流成份的感抗越大,使残存在负荷RL上的沟通交流成份越小,滤波实际效果就就越好,但电阻测量也会扩大。

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