π型滤波电路

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1、四种型滤波电路数字电源 模拟电源阻抗公式: Z=+i(L-1) 2f -电阻 -感抗 1/-容抗 1典型型R滤波电路 图7-27所示是典型的型RC滤波电路。电路中的C1、C是两只滤波电容,R1是滤波电阻,C1、R1和C2构成一节型RC滤波电路。由于这种滤波电路的形式犹如字母且采用了电阻、电容，因此称为型C滤波电路。ADP321AM(集成电路IC)从电路中可以看出,型RC滤波电路接在整流电路的输出端。 这一电路的滤波原理是：从整流电路输出的电压一方面通过C的滤波,将大部分的交流成分滤除,见图中的交流电流示意图。 通过C1滤波后的电压，再加到由1和2构成的滤波电路中,电容C进一步对交流成分进行滤波

2、,有少量的交流电流通过C2达到地线，见图中的电流所示。 这一滤波电路中共有两个直流电压输出端,分别输出U01、U02两个直流电压。其中，01只通过电容C1滤波;U02则通过了C1、R和C2电路的滤波,因此滤波效果更好，直流输出电压U02中的交流成分更小。上述两个直流输出电压的大小是不同的，U0电压最高，一般这一电压直接加到功率放大器电路,或加到需要直流工作电压最高、工作电流最大的电路中,这是由于这一路直流输出电压没有通过滤波电阻，可以输出最大的直流电压和直流电流;直流输出电压U02稍低，这是由于电阻R1对直流电压存在电压降，同步由于滤波电阻1的存在，这一滤波电路输出的直流电流大小也受到了一定的

3、限制。2多节型RC滤波电路有关实用的滤波电路中一般都是多节的，即有几节型C滤波电路构成,各节型RC滤波电路之间可以是串联连接,也可以是并联连接。多节型RC滤波电路也是由滤波电容和滤波电阻构成。 图729所示是多节型RC滤波电路。电路中,1、2、C3是三只滤波电容,其中C1是第一节的滤波电容,C3是最后一节的滤波电容。R 和R2是滤波电阻。 这一滤波电路的工作原理与上面的型RC滤波电路基本相似，这里再阐明下列几点。3.多节型滤波串、并联电路 滤波电路L滤波器也称为无源滤波器，是老式的谐波补偿装置。L滤波器之因此称为无源滤波器,顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。LC滤波器一般是由滤波电容器、

4、电抗器和电阻器合适组合而成，与谐波源并联,除起滤波作用，还兼顾无功补偿的需要。无源滤波器,又称L滤波器，是运用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最一般易于采用的无源滤波器构造是将电感与电容串联,可对重要次谐波(3、5、7)构成低阻抗旁路;单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。滤波器的合用场合无源C电路不易集成，一般电源中整流后的滤波电路均采用无源电路,且在大电流负载时应采用L电路。有源滤波器合用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只合用于信号解决,滤波是信号解决中的一种重要概念。滤波分典型滤波和现代滤波。 典型滤波的概念,是根据富立叶分析

5、和变换提出的一种工程概念。根据高等数学理论，任何一种满足一定条件的信号，都可以被当作是由无限个正弦波叠加而成。换句话说,就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，构成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只容许一定频率范畴内的信号成分正常通过,而制止另一部分频率成分通过的电路,叫做典型滤波器或滤波电路 电容滤波电路、电感滤波电路作用原理 整流电路的输出电压不是纯正的直流，从示波器观测整流电路的输出，与直流相差很大，波形中具有较大的脉动成分,称为纹波。为获得比较抱负的直流电压，需要运用品有储能作用的电抗性元件(如电容C、电感L）构成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成

6、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。无源滤波的重要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(涉及倒型、C滤波、C 型滤波和R 型滤波等)。有源滤波的重要形式是有源C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达，此值越大,则滤波器的滤波效果越差。脉动系数（)=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S1.5全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数SO7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=(RL/1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)电阻滤波电路C-型滤波电路,实质上是在电容滤波的基本上再加一级RC滤

7、波电路构成的。如图(B）RC滤波电路。若用S表达C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数S=(1/2R)S。 由分析可知,电阻R的作用是将残存的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在值一定的状况下，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元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感所构成的滤波电路的基本形式如图所示。由于电容器C对直流开路,对交流阻抗小,因此C并联在负载两端。

8、电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此应与负载串联。 图1无源滤波电路的基本形式 并联的电容器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。而当输入电压减少时，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。通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中的电流增长，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，电感也有平波作用。运用储能元件电感器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种电感，使输出电流波形较为平滑。由于电感对直流的阻抗

9、小,交流的阻抗大，因此可以得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺陷是体积大,成本高桥式整流电感滤波电路如图所示。电感滤波的波形图如图3所示。根据电感的特点，当输出电流发生变化时，L中将感应出一种反电势，使整流管的导电角增大,其方向将制止电流发生变化。在桥式整流电路中,当u2正半周时，1、D3导电,电感中的电流将滞后u2不到90。当2超过9后开始下降，电感上的反电势有助于D1、D3继续导电。当u处在负半周时,2、D4导电，变压器副边电压所有加到D1、D3两端,致使1、D反偏而截止，此时，电感中的电流将经由D2、D提供。由于桥式电路的对称性和电感中电流的持续性，四个二极管、D；D、D4的导电角

10、都是180，这一点与电容滤波电路不同。 已知桥式整流电路二极管的导通角是80，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,当忽视电感器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 U (AV)= 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 L，此时O（V）用下式计算 I 0（V)由于电感的直流电阻小，交流阻抗很大，因此直流分量通过电感后的损失很小,但是对于交流分量，在L和上分压后,很大一部分交流分量降落在电感上，因而减少了输出电压中的脉动成分。电感愈大，R愈小，则滤波效果愈好,因

11、此电感滤波合用于负载电流比较大且变化比较大的场合。采用电感滤波后来,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 空载时的状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C为零。接入电源后，当u2在正半周时，通过D1、3向电容器充电；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 TinC 式中涉及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,电容器不久就充到交流电压u2的最大值,如波形图2（b)的时刻。此后,2开始下降,由于电路输出端没接负载,电容器没有放电回路，因此电容电压值u不变,此时,uCu2,二极管两端承受反

12、向电压，处在截止状态,电路的输出电压u =uc= ,电路输出维持一种恒定值。事实上电路总要带一定的负载,有负载的状况如下。2 带载时的状况 图5给出了电容滤波电路在带电阻负载后的工作状况。接通交流电源后，二极管导通，整流电源同步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u90峰值时，开始以正弦规律下降,此时二极管与否关断,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。但是后指数规律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，因此超过0后来有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着u的下降

13、,正弦波的下降速率越来越快, C的下降速率越来越慢。因此在超过9后的某一点,例如图（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,直至下一种半周的正弦波来到，u再次超过u C,如图5(b）中的t时刻,二极管重又导电。 以上过程电容器的放电时间常数为 Td=RL电容滤波一般负载电流较小，可以满足td较大的条件,因此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（AV)大，具有较好的滤波特性。 以上滤波电路均有一种共性,那就是需要很大的电容容量才干满足规定,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

14、整流二极管，变压器冲击很大,因此目前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。这种电路缺陷是：断电后,在热时间常数内，NC热敏电阻没有恢复到零功率电阻值，因此不适宜频繁的启动。为什么整流后加上滤波电容在不带负载时电压为什么升高?这是由于加上滤波测得的电压是具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=144理论输出电压有源滤波电子电路滤波 电阻滤波自身有诸多矛盾，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C、R、C2构成的型C滤波电路与有源器件

15、晶体管T构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IIE/(1)IL/(1+)。流过电阻R的电流仅为负载电流的1(+)因此可以采用较大的R，与C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C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，基极回路的滤波元件、2折合到射极回路，相称于R减小了(+)倍,而C2增大了(+)倍。这样所需的电容2只是一般RC型滤波器所需电容的1/，例如晶体管的直流放大系数=50，如果用一般RC 型滤波器所需电容容量为00，如采用电子滤波器，那么电容只需要20就满足规定了。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,因此被广泛地用于某些小型电子设备的电源之中。