電路基礎(chǔ)與集成電子技術(shù)-1012濾波電路123課件

10.2濾波電路

10.2.2電容濾波電路

10.2.3電感濾波電路*

10.2.1濾波的基本原理

10.2.4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(dòng)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(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?/p>

濾波電路是利用電抗性元件儲(chǔ)能的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。圖10.2.1利用電抗性元件濾波10.2.1濾波的基本原理

10.2.2.1電容濾波原理分析

在輸入電壓升高時(shí)，二極管導(dǎo)通，電容器C相當(dāng)并聯(lián)在u2兩端，u2給C的充電，可把部分能量存儲(chǔ)在電容器中。

當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，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(chǔ)的能量釋放給負(fù)載。由于濾波電容向負(fù)載放電，負(fù)載上得到的輸出電壓就比較平滑，起到了濾波作用。圖10.2.2電容濾波電路充電放電分界點(diǎn)10.2.2電容濾波電路

圖10.2.2(b)電容濾波效果與時(shí)間常數(shù)的關(guān)系

電容濾波的效果是臺(tái)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(shí)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(gè)因素有關(guān)。例如負(fù)載開路時(shí)，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10.2.2.2電容濾波的幾點(diǎn)結(jié)論1．輸出電壓平均值UO(AV)

UO(AV)與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。RLC越大，電容器放電速度越慢，則輸出電壓所包含的交流成分(紋波)越小,UO(AV)越大。為獲得平滑的輸出電壓，一般取放電時(shí)間常數(shù)為式中T為脈動(dòng)電壓的周期，對(duì)于半波整流是20ms，對(duì)于橋式整流是10ms。工程上也常將上式寫成如下形式如果再近似一些，在整流電路的內(nèi)阻不太大，并且放電時(shí)間常數(shù)滿足式(10.2.4)的關(guān)系時(shí)，可用下式(10.2.3)(10.2.4)(10.2.5)

由上式可知，為減小輸出電壓的脈動(dòng)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(gè)準(zhǔn)確的解析表達(dá)式來描述，因此脈動(dòng)系數(shù)常采用近似估算：

2.脈動(dòng)系數(shù)S

圖10.2.2(b)紋波與濾波時(shí)間常數(shù)的關(guān)系d增加，S減小

RLC值越大，濾波效果越好，導(dǎo)通角愈小。由于電容濾波后輸出平均電流增大，所以整流二極管在短暫的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)將流過一個(gè)很大的沖擊電流，影響其壽命，因此應(yīng)選用最大整流平均電流IF大于負(fù)載電流2~3倍的整流二極管。

12

RLC增大uotO3

iDtO

1>

2>

3<圖10.2.3導(dǎo)通角與濾波時(shí)間常數(shù)的關(guān)系

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。

4.電容濾波電路的外特性和濾波特性

(1)外特性

當(dāng)負(fù)載電阻RL越小，即IO愈大時(shí)，UO(AV)下降的很快，電路的帶負(fù)載能力變差。

所以電容濾波電路適合應(yīng)用于固定負(fù)載或輸出電流較小、負(fù)載電流變化不大的場(chǎng)合。圖10.2.4(a)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(dāng)RL或C改變時(shí)，對(duì)脈動(dòng)系數(shù)S的影響。(2)濾波特性

當(dāng)負(fù)載電阻RL減小，即IO增大時(shí)，S增大；C減小時(shí)，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10.2.4(b)電容濾波電路的濾波特性

利用儲(chǔ)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(fù)載RL相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。

當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，電感L中的電流增加，因此電感L將存儲(chǔ)部分磁場(chǎng)能量；當(dāng)輸入電壓減小時(shí)，電感又以電流的形式將磁場(chǎng)能量釋放出來，使負(fù)載電流變得平滑。圖10.2.5電感濾波電路10.2.3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(shí)間常數(shù)越大，濾波效果越好，所以電