电容滤波@@@@电路及电感@@@@滤波@@@@电路@@@@作用原理@@

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整流电路的输出电压@@不是纯粹的直流@@,从@@示波器观察整流电路的输出@@,与@@直流相差很大@@@@,波形中含有较大@@的脉动成分@@,称为纹波@@。为获得比较理想的直流电压@@,需要利用具有储能作用的电抗性金宝博@@手机登录@@ (如电容@@、电感@@)组成的@@滤波@@电路@@来滤除整流电路输出电压中的@@脉动成分以获得直流电压@@。

常用的滤波@@电路@@有无源滤波@@和有源滤波@@@@两大@@类@@。无源滤波@@的主要形式有电容滤波@@@@@@、电感@@滤波@@@@和复式滤波@@@@(包括倒@@L型@@、LC滤波@@、LCπ型@@滤波@@和@@RCπ型@@滤波@@等@@)。有源滤波@@@@的主要形式是有源@@RC滤波@@,也被称作电子滤波@@器@@。直流电中的@@脉动成分的大@@小@@用脉动系数@@来表示@@@@,此值@@越大@@@@,则滤波@@器的滤波@@效果越差@@。

  脉动系数@@(S)=输出电压交流分量的基波最大@@值@@@@/输出电压的直流分量@@

半波整流输出电压的脉动系数@@为@@S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数@@@@S≈O.67。对于全波和桥式整流电路采用@@C型@@滤波@@电路@@@@后@@@@,其脉动系数@@@@S=1/(4(RLC/T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期@@。)

电阻@@滤波@@电路@@@@

RC-π型@@滤波@@电路@@@@,实质上是在@@电容滤波@@@@的基础上再加一@@级@@RC滤波@@电路@@组成的@@@@。如图@@@@1(B)RC滤波@@电路@@。若用@@S表示@@C1两端@@电压的脉动系数@@@@,则输出电压两端@@的脉动系数@@@@S=(1/ωC2R)S。

由分析可知@@@@,电阻@@R的作用是将残余的纹波电压降落在@@电阻@@两端@@@@,最后@@由@@C2再旁路掉@@。在@@ω值@@一@@定的情况下@@,R愈大@@@@,C2愈大@@@@,则脉动系数@@愈小@@@@@@,也就是滤波@@效果就越好@@。而@@R值@@增大@@时@@,电阻@@上的直流压降会增大@@@@,这样就增大@@了@@直流电源的内部损耗@@;若增大@@@@C2的电容量@@,又会增大@@电容器@@的体积和重量@@,实现起来也不现实@@。这种电路一@@般用于负载电流比较小@@的场合@@.

电感@@滤波@@@@电路@@@@

根据电抗性金宝博@@手机登录@@ 对交@@、直流阻抗的不同@@,由电容@@C及电感@@@@L所组成的@@滤波@@电路@@的基本形式如图@@@@@@1所示@@。因@@为电容器@@@@C对直流开路@@,对交@@流阻抗小@@@@,所以@@C并联在@@负载两端@@@@。电感@@器@@L对直流阻抗小@@@@,对交@@流阻抗大@@@@,因@@此@@L应与@@负载串联@@。

图@@1

 (A)电容滤波@@@@                 (B)   C-R-C或@@RC-π型@@电阻@@滤波@@脉动系数@@@@S=(1/ωC2R')S'

电容滤波@@@@    

(C)   L-C电感@@滤波@@@@                                   (D) π型@@滤波@@或@@叫@@C-L-C滤波@@                                          

图@@1 无源滤波@@电路@@的基本形式@@

联的电容器@@@@C在@@输入电压升高时@@,给电容器@@充电@@@@,可把部分能量存储在@@电容器@@中@@。而@@当@@输入电压降低时@@,电容两端@@电压以指数规律放电@@,就可以把存储的能量释放出来@@。经过滤波@@电路@@向负载放电@@,负载上得到的输出电压就比较平滑@@,起到了平波作用@@。若采用电感@@滤波@@@@@@,当@@输入电压增高时@@,与@@负载串联的电感@@@@L中的@@电流@@增加@@,因@@此@@电感@@@@L将存储部分磁场能量@@,当@@电流减小@@时@@,又将能量释放出来@@,使负载电流变得平滑@@,因@@此@@,电感@@L也有平波作用@@。

利用储能金宝博@@手机登录@@ 电感@@器@@L的电流@@不能突变的特点@@,在@@整流电路的负载回路中串联一@@个电感@@@@,使输出电流波形较为平滑@@。因@@为电感@@对直流的阻抗小@@@@,交流的阻抗大@@@@,因@@此@@能够得到较好的滤波@@效果而@@直流损失小@@@@。电感@@滤波@@@@缺点是体积大@@@@,成本高@@.

桥式整流电感@@滤波@@@@电路@@@@如图@@@@@@2所示@@。电感@@滤波@@@@的波形图@@@@如图@@@@@@2所示@@。根据电感@@的特点@@,当@@输出电流发生变化时@@,L中将感应出一@@个反电势@@,使整流管的导电@@角@@增大@@@@,其方向将阻止电流发生变化@@。

图@@2电感@@滤波@@@@电路@@@@

图@@2电感@@滤波@@@@电路@@@@

在@@桥式整流电路中@@,当@@u2正半周时@@,D1、D3导电@@,电感@@中的@@电流@@将滞后@@@@u2不到@@90°。当@@u2超过@@90°后@@开始下降@@@@,电感@@上的反电势有助于@@D1、D3继续导电@@@@。当@@u2处于负半周时@@,D2、D4导电@@,变压器副边电压全部加到@@D1、D3两端@@,致使@@D1、D3反偏而@@截止@@,此时@@,电感@@中的@@电流@@将经由@@D2、D4提供@@。由于@@桥式电路的对称性和电感@@中电流的连续性@@,四个二@@极管@@D1、D3;D2、D4的导电@@角@@θ都是@@180°,这一@@点与@@电容滤波@@@@电路不同@@。

图@@3电感@@滤波@@@@电路@@@@波形图@@@@@@

图@@3电感@@滤波@@@@电路@@@@波形图@@@@@@

已知桥式整流电路二@@极管的导通角是@@180°,整流输出电压是半个半个正弦波@@,其平均值@@约为@@。电感@@滤波@@@@电路@@@@,二@@极管的导通角也是@@180°,当@@忽略电感@@器@@@@L的电阻@@时@@,负载上输出的电压平均值@@也是@@。如果考虑滤波@@电感@@的直流电阻@@@@R,则电感@@滤波@@@@电路@@@@输出的电压平均值@@为@@

代码@@

要注意电感@@滤波@@@@电路@@@@的电流@@必须要足够大@@@@,即@@RL不能太大@@@@,应满足@@wL>>RL,此时@@IO(AV)可用下式计算@@@@

IO(AV)可用下式计算@@@@

由于@@电感@@的直流电阻@@小@@@@,交流阻抗很大@@@@,因@@此@@直流分量经过电感@@后@@的损失很小@@@@,但是@@对于交流分量@@,在@@wL和上分压后@@@@,很大@@一@@部分交流分量降落在@@电感@@上@@,因@@而@@降低了输出电压中的@@脉动成分@@。电感@@L愈大@@@@,RL愈小@@@@,则滤波@@效果愈好@@,所以@@电感@@滤波@@@@适用于负载电流比较大@@且变化比较大@@的场合@@。采用电感@@滤波@@@@以后@@@@,延长了整流管的导电@@角@@@@,从@@而@@避免了过大@@的冲击电流@@。

电容滤波@@@@原理详解@@

1.空载时的情况@@

当@@电路采用电容滤波@@@@@@,输出端空载@@,如图@@@@4(a)所示@@,设初始时电容电压@@uC为零@@。接入电源后@@@@,当@@u2在@@正半周时@@@@,通过@@D1、D3向电容器@@@@C充电@@;当@@在@@@@u2的负半周时@@,通过@@D2、D4向电容器@@@@C充电@@,充电@@时间常数为@@

(a)电路图@@@@                                   (b)波形图@@@@

图@@4 空载时桥式整流电容滤波@@@@电路@@

图@@4 空载时桥式整流电容滤波@@@@电路@@

式中@@ 包括变压器副边绕组的直流电阻@@和二@@极管的正向导通电阻@@@@。由于@@ 一@@般很小@@@@,电容器@@很快就充到交流电压@@u2的最大@@值@@@@,如波形图@@@@@@2(b)的时刻@@@@。此后@@@@,u2开始下降@@,由于@@电路输出端没接负载@@,电容器@@没有放电回路@@,所以@@电容电压值@@@@uC不变@@,此时@@,uC>u2,二@@极管两端@@承受反向电压@@,处于截止状态@@,电路的输出电压@@代码@@,电路输出维持一@@个恒定值@@@@。实际上电路总要带一@@定的负载@@,有负载的情况如下@@。

2.带载时的情况@@

图@@5给出了电容滤波@@@@电路在@@带电阻@@负载后@@的工作情况@@。接通交流电源后@@@@,二@@极管导通@@,整流电源同时向电容充电@@和向负载提供@@电流@@,输出电压的波形是正弦形@@。在@@时刻@@@@,即@@达到@@u2 90°峰值@@时@@,u2开始以正弦规律下降@@,此时@@二@@极管是否关断@@,取决于二@@极管承受的是正向电压还是反向电压@@。

先设达到@@90°后@@,二@@极管关断@@,那么只有滤波@@电容以指数规律向负载放电@@,从@@而@@维持一@@定的负载电流@@。但是@@90°后@@指数规律下降的速率快@@,而@@正弦波下降的速率小@@@@,所以@@超过@@@@90°以后@@有一@@段时间二@@极管仍然承受正向电压@@,二@@极管导通@@。随着@@u2的下降@@,正弦波的下降@@速率越来越快@@,uC 的下降@@速率越来越慢@@。所以@@在@@超过@@@@90°后@@的某一@@点@@,例如图@@@@@@5(b)中的@@t2时刻@@,二@@极管开始承受反向电压@@,二@@极管关断@@。此后@@@@只有电容器@@@@C向负载以指数规律放电的形式提供@@电流@@,直至下一@@个半周的正弦波来到@@,u2再次超过@@@@uC,如图@@@@5(b)中的@@t3时刻@@,二@@极管重又导电@@@@。

以上过程电容器@@的放电时间常数为@@代码@@

电容滤波@@@@一@@般负载电流较小@@@@,可以满足@@td较大@@的条件@@,所以@@输出电压波形的放电段比较平缓@@,纹波较小@@@@,输出脉动系数@@@@S小@@,输出平均电压@@UO(AV)大@@,具有较好的滤波@@特性@@。

(a)电路图@@@@                               (b)波形图@@@@

图@@5带载时桥式整流滤波@@电路@@@@

图@@5带载时桥式整流滤波@@电路@@@@

 以上滤波@@电路@@都有一@@个共性@@,那就是需要很大@@的电容容量才能满足要求@@,这样一@@来大@@容量@@电容在@@加电瞬间很有很大@@的短路电流@@,这个电流对整流二@@极管@@,变压器冲击很大@@@@,所以@@现在@@一@@般的做法是在@@整流前加一@@的功率型@@@@NTC热敏电阻@@来维持平衡@@,因@@NTC热敏电阻@@在@@常温下电阻@@很大@@@@,加电后@@随着@@温度升高@@,电阻@@阻值@@迅速减小@@@@,这个电路叫软起动电路@@。这种电路缺点是@@:断电后@@@@,在@@热时间常数内@@, NTC热敏电阻@@没有恢复到零功率电阻@@值@@@@,所以@@不宜频繁的开启@@。

        为什么整流后@@加上滤波@@电容在@@不带负载时电压为何升高@@?这是因@@为加上滤波@@测得的电压是含有脉动成分的峰值@@电压@@@@,加上负载后@@就是平均值@@@@,计算@@:峰值@@电压@@=1.414×理论输出电压@@。

有源滤波@@@@-电子电路滤波@@@@

电阻@@滤波@@本身有很多矛盾@@,电感@@滤波@@@@成本又高@@,故一@@般线路常采用有源滤波@@@@电路@@@@,电路如图@@@@@@6。它是由@@C1、R、C2组成的@@π型@@RC滤波@@电路@@与@@有源器件晶体管@@T组成的@@射极输出器连接而@@成的电路@@。由图@@@@6可知@@,流过@@R的电流@@IR=IE/(1+β)=IRL/(1+β)。流过@@电阻@@@@R的电流@@仅为负载电流的@@1/(1+β).所以@@可以采用较大@@的@@R,与@@C2配合以获得较好的滤波@@效果@@,以使@@C2两端@@的电压的脉动成分减小@@@@,输出电压和@@C2两端@@的电压基本相等@@,因@@此@@输出电压的脉动成分也得到了削减@@。

  从@@RL负载电阻@@两端@@看@@,基极回路的滤波@@金宝博@@手机登录@@ R、C2折合到射极回路@@,相当@@于@@R减小@@了@@(1+β)倍@@,而@@C2增大@@了@@(1+β)倍@@。这样所需的电容@@C2只是一@@般@@RCπ型@@滤波@@器所需电容的@@1/β,比如晶体管的直流放大@@系数@@β=50,如果用一@@般@@RCπ型@@滤波@@器所需电容容量为@@1000μF,如采用电子滤波@@器@@,那么电容只需要@@20μF就满足要求了@@。采用此电路可以选择较大@@的电阻@@和较小@@的电容而@@达到同样的滤波@@效果@@,因@@此@@被广泛地用于一@@些小@@型@@电子设备@@的电源之中@@。

有源滤波@@@@-电子电路滤波@@@@

文章来源@@:电子爱好者@@

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