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各种电源滤波电路分析

来源 : www.penghaida.com   发布时间 : 2021/12/28 12:50:00

在桥式整流电路导出的电压是单边脉冲性电压,不可以立即给电子线路应用。因此要对导出的电压开展滤波, 清除电压中的交流成分,变成直流电源后给电子线路使 用。在滤波电路中,关键应用对交流电有独特特性阻抗特点 的元器件,如:电力电容器、电感。文中对其各种各样方式的滤波电路开展剖析。

一、滤波电路类型

图1 单边单脉冲性归类

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

二、滤波基本原理

1. 单边脉冲性直流电压的特性

如下图 1(a)所显示。是单边脉冲性直流电压波型,从 图内可以看得出,电压的专一性无论在什么时候全是一致的, 但在电压力度上是起伏的,便是在时间线上,电压展现 出规律性的转变,因此是脉冲性的。但依据波型溶解基本原理得知,这一电压可以溶解一 个直流电压和一组工作频率不一样的交流电压,如下图 1(b)所 示。在图 1(b)中,斜线一部分是单边脉冲性直流电压 U。 中的直流电成分,虚线一部分是 UO 中的交流成分。

2. 电容器滤波基本原理

依据以上的剖析,因为单边脉冲性直流电压可分 解成交流和直流电两一部分。在电路的滤波电路中,利 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 电感器“隔直达交”的特征可以滤掉电压中的交流成分。

图 2 所显示是电容器滤波电路原理图

图 2(a)为桥式整流电路的导出电源电路。交流电压经整流器 电源电路以后导出的是单边脉冲性直流电源,即电源电路中的 UO。

图 2(b)为电容器滤波电路。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 导出的交流成分, 因 C1 容积比较大, 容抗较小,交流成 分根据 C1 漏到地 端,而不可以加进负 载 RL。那样,根据 电容器 C1 的滤波, 从单边脉冲性直 流电中取下了所 必须的直流电压 U。

滤波电容器 C1 的容积越大,对交流成分的容抗越小,使残存在负荷 RL 上的交流成分越小,滤波实际效果就 越好。

3. 电感器滤波基本原理

图3 电感器滤波电路原理图

图 3 所显示是电感器滤波电路原理图。因为电感器 L1 对直流电 电等同于通道,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交流成分,因 L1 电感器量比较大,感抗较大,对交流成分造成较大的阻拦功效,阻拦 了交流电根据 C1 漏到加进负荷 RL。那样,根据电感器 L1 的滤波,从单边脉冲性直流电源中取下了所必须的直 流电压 U。滤波电感器 L1 的电感量越大,对交流成分的感抗越 大,使残存在负荷 RL 上的交流成分越小,滤波实际效果就 越好,但电阻测量也会扩大。

三、π型 RC滤波电路建筑识图方式

图 4 所显示是π型 RC 滤波电路。电源电路中的 C1、C2 和 C3 是 3 只滤波电容器,R1 和 R2 是滤波电阻器,C1、R1 和C2 组成第一节π型的 RC 滤波电路, C2、 R2 和 C3 构成 第二节π型 RC 滤波电路。因为这类滤波电路的方式 好似希腊字母π和选用了电阻、电力电容器,因此称之为 π型 RC 滤波电路。

π型 RC 滤波电路基本原理如下所示:

这一电源电路的滤波基本原理是:从桥式整流电路导出的电 压最先通过 C1 的滤波,将绝大多数的交流成分滤掉,然 后再加进由 R1 和 C2 组成的滤波电路中。C2 的自感系数与 R1 组成一个分压电路,因 C2 的容抗不大,因此对交流 成分的分压损耗量非常大,做到滤波目地。针对直流电源而 言,因为 C2 具备隔直功效,因此 R1 和 C2 分压电路 对直流电未找到分压损耗的功效,那样直流电压根据 R1 导出。在 R1 尺寸不会改变时,增加 C2 的数量可以提升滤 波实际效果,在 C2 容积尺寸不会改变时,增加 R1 的电阻值可以提 高滤波实际效果。可是,滤波电阻器 R1 的电阻值不可以很大,由于 穿过负荷的直流电流要穿过 R1,在 R1 上面造成直流电 损耗,使直流电导出电压 Uo2 减少。R1 的电阻值越大,或流 过负荷的电流量越大时,在 R1 上的损耗越大,使直流电输 出电压越低。 C1 是第一节滤波电容器,增加容积可以提升滤 波实际效果。可是 C1 很大后,在启动时对 C1 的电池充电時间 较长,这一电流是穿过整流二极管的,当电流 很大、時间过长时,会毁坏整流二极管。因此选用这类 π 型 RC 滤波电路可以使 C1 容积较小,根据有效设计方案 R1 和 C2 的值来进一步提高滤波实际效果。这一滤波电路中国共产党有 3 个直流电压导出端,分 别输出 Uo1、 Uo2 和 Uo3 三组直流电压。在其中, Uo1 只通过电 容 C1 滤波; Uo2 则经过了 C1、 R1 和 C2 电源电路的滤波,所 以滤波实际效果更强, Uo2 中的交流成分更小; Uo3 则通过了 2 节滤波电路的滤波,滤波实际效果最好是,因此 Uo3 中的交 流成分至少。

3 个直流电导出电压的尺寸是不一样的。 Uo1 电压最 高,一般这一电压立即加到输出功率功率放大电路,或加进需 要直流电工作中电压最大、工作中电流量较大的电源电路中; Uo2 电 压略低,这是由于电阻器 R1 对直流电压存有电压降; Uo3 电压最少,这一电压一般提供前面电源电路做为直流电工作中 电压,由于前面电源电路的直流电工作中电压较为低,且规定直 流工作中电压中的交流成分少。

四、π型 LC滤波电路建筑识图方式

图 5 所显示是π型 LC 滤波电路。π 型 LC 滤波电 路与 π 型 RC 滤波电路基本一致。这一电源电路仅仅将滤波电阻器换为滤波电感器,由于滤波电阻器对直流电源和交流 电存有同样的电阻器,而滤波电感器对交流电感抗大,对直 流电的电阻器小,那样既能提升滤波实际效果,又不容易减少直 流导出电压。

在图 5 的电源电路中,桥式整流电路导出的单边脉冲性直 流电压先经过电容器 C1 滤波,除掉绝大多数交流成分,随后 再加进 L1 和 C2 滤波电路中。

针对交流成分来讲, L1 对它的感抗非常大,那样在 L1 上的交流电压降 大,加到负荷上的交 流成分小。

对直流电源来讲, 因为 L1 不展现感抗, 等同于通道,与此同时滤 波电感器选用的电缆线径较粗,电阻测量不大,那样对直流电源 压通常沒有电压降,因此直流电导出电压较为高,这也是 选用电感器滤波器的具体优势。

五、电子器件滤波器识图方式

1. 电子器件滤波器

图 6 所显示是电子器件滤波器。电源电路中的 VT1 是三极管, 具有滤波管功效, C1 是 VT1 的基极滤波电容器, R1 是 VT1 的基极偏置电阻器, RL 是这一滤波电路的负荷, C2 是导出电压的滤波电容器。

电子器件滤波电路原理如下所示:

①电源电路中的 VT1、 R1、 C1 构成电 子滤波器电源电路,这 一电路等同于一 只容积为 C1*β1 尺寸电力电容器,β1 为 VT1 的电流量放 大倍率,而电子管 的电流量变大倍率 较为大,因此等效电路 容量非常大,由此可见 电子器件滤波器的滤 波特性是有效的。闭合电路如下图 6(b)所显示。图内 C 为 等效电路电容器。

②电源电路中的 R1 和 C1 组成一节 RC 滤波电路, R1 一方面为 VT1 给予基极偏置电流量,与此同时也是滤波电阻器。 因为穿过 R1 的电流量是 VT1 的基极偏置电流,这一电流量 不大, R1 的电阻值可以获得较为大,那样 R1 和 C1 的滤 波实际效果就很好,使 VT1 基极上直流电压中的交流成分 非常少。因为发射极电压具备追随基极电压的特点,那样 VT1 发射极导出电压中交流成分也非常少,做到滤波的 目地。

③在电子器件滤波器中,滤波主要是靠 R1 和 C1 完成 的,这也是 RC 滤波电路,但与前边讲解的 RC 滤波电路是不一样的。在这里一电源电路中穿过负荷的直流电流是 VT1 的发射极电流量,穿过滤波电阻器 R1 的电流量是 VT1 基极电 流,基极充放电不大,因此可以使滤波电阻器 R1 的电阻值 设得非常大(滤波效果非常的好),但不容易使直流电导出电压降低 许多。

④电源电路中的 R1 的电阻值尺寸决策了 VT1 的基极电 流尺寸,进而决策了 VT1 集电结与发射极中间的管压 降,也就选择了 VT1 发射极导出直流电压尺寸,因此改 变 R1 的尺寸,可以调节直流电导出电压 V 的尺寸。

2. 电子器件稳压管滤波器

图 7 所显示是另一种电子器件稳压管滤波器,与前一种电 路对比,在 VT1 基极与地端中间连接了稳压二极管 VD1。电子器件稳压管基本原理如下所示:

在 VT1 基极 与地端中间连接 了稳压管二 极 管 VD1 后,键入电 压经 R1 使稳压管 二极管 VD1 处在 反方向偏置情况,这时 VD1 的稳压管特点使 VT1 管的基极 电压平稳,那样 VT1 发射极导出的直流电压也较为稳 定。留意:这一电压的平稳特点是因为 VD1 的稳压管特点 决策的,与电子器件滤波器电源电路自身没有关系。

R1 与此同时或是 VD1 的过流保护维护电阻器。在添加稳压管二 极管 VD1 后,更改 R1 的尺寸不可以更改 VT1 发射极导出电压尺寸,因为 VT1 的发射结存有 PN结电压降,因此 发射极导出电压比 VD1 的稳压管值略小。

C1、 R1 与 VT1 一样构成电子器件滤波器电源电路,具有滤 波功效。

在有一些场所下,为了更好地进一步提高滤波实际效果,可选用 多管电子器件滤波器电源电路, 2 只电子器件滤波管组成了钢丝网骨架 电源电路。那样总的电流量变大倍率为各管电流量变大倍率之 积,显而易见可以提升滤波实际效果。

六、开关电源滤波电路建筑识图总结

有关开关电源滤波电路剖析关键留意以下几个方面:

(1)剖析滤波电容器原理时,关键运用电力电容器的 “隔直达交”特点,或者电池充电与充放电特点,即桥式整流电路输 出单边脉冲性直流电压时对滤波电容器电池充电,当沒有单 向脉冲性直流电压导出时,滤波电容器对负荷充放电。

(2)剖析滤波电感器原理时, 主要是了解电感对 直流电源的电阻器不大、 无感抗功效, 而对交流电存有感抗。

(3)开展电子器件滤波器电子线路时,要了解电子器件滤波 管基极上的电容器是滤波的重要元器件。此外,要使用直流电 电源电路的剖析,电子器件滤波管有基极电流量和集电结、发射极 电流量,穿过负荷的电流量是电子器件滤波管的发射极电流量,改 变基极电流尺寸可以调整电子器件滤波管集电结与发射极 中间的管损耗,进而更改电子器件滤波器导出的直流电压 尺寸。

(4)电子器件滤波器自身沒有稳压管作用,但添加稳压管二 极管以后可以使导出的直流电压相对稳定。