滤波电路

滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压RLCRLL2.2滤波电路第十章直流电源1、滤波电路的概念：消除信号中交流成分的电路。2、滤波的目的（作用）：进一步平滑输出信号。3、滤波电路常用元件：电阻R、电容C、电感L。4、电路类型：电容滤波电路电感滤波电路一、概述第十章直流电源二、电容滤波电路在u2正半周D导通，给电容C充电，uC=u21、电路组成2、工作原理TrDRLab~uC=uoC第十章直流电源在u2正半周变小时，由于电容C放电较慢，使u2uC，D截止。2、工作原理D截止第十章直流电源到u2下一周期中当u2uC时，D导通，u2给电容C充电，uC=u2。2、工作原理D导通TrDRLab~uC=uoCio+uo=ucRLV1V4V3V2+u1、电容滤波V导通时给C充电，V截止时C向RL放电；1)电路和工作原理滤波后uo的波形变得平缓，平均值提高。电容充电电容放电C电容滤波电路第十章直流电源结论1.加滤波电容后输出电压平均值增大。2.加滤波电容后脉动系数S减小。3.RL越大，放电越慢，则UO(AV)值更大。4.整流管导通时间短，冲击电流大，对整流管要求较高。2、工作原理第十章直流电源3、主要参数当负载开路时当RLC=(3~5)T/2时:2)AV(OU2.1U2)AV(OU2U输出电压平均值第十章直流电源脉动系数1TCR41SL在电容滤波电路中，只有当电容充电时，二极管才导通，而且输出电流平均值变大，导致二极管在短暂的时间内将流过一个很大的冲击电流。因此必须选用较大容量的整流二极管，通常应选择IF(2~3)IO(AV)。适用于负载电流较小其变化也较小的场合4、整流二极管的选择[例1]单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=40，要求直流输出电压UO=20V，选择整流二极管及滤波电容。[解]1.选二极管V172.1202.1O2UU2RM2UU选二极管应满足：IF(23)ID可选：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V整流桥电流平均值：A0.254020212121LOODRUII承受最高反压：V2422RMUU2)选滤波电容s02.05011fTs04.024LTCR取F000140s0.04C可选：1000F，耐压50V的电解电容。【例2】某电子设备要求直流电压Uo=12V，直流电流Io=60mA，电源用的是工频市电220V，50Hz，采用单相桥式整流电容滤波电路，试选择电路中的元件。解:(1)电源变压器参数的计算取UI=1.2Uo，则OI121.21.2UU=10(V)变压器的变压比为SI22010UnU流过变压器次级线圈的电流有效值为II=2Io=60×2=120(mA)(2)整流二极管的选择流过二极管的平均电流为OD60=30(mA)22II二极管承受的反向最大电压为DRMI2V21014.1(V)U(3)选择滤波电容取RLC=2T，得电容容量为CMI2V14.1(V)U根据上面计算所得和参数，查表就可选择合适的电路元件。2、电感滤波电路RLL~+u2整流后的输出电压：直流分量被电感L短路交流分量主要降在L上电感越大，滤波效果越好3、复式滤波电路LC1RL~+u2C2C1、C2对交流容抗小L对交流感抗很大4、常见的几种直流电源1)具有正负极性的简单直流电源TC1C2+15V15V_V2V1u1u22)输出电压极性可变的直流电源u1u2TC1SRL12一、滤波原理★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当uCu2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。一、滤波原理★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。二、RL、C对充放电的影响★电容充电时间常数为rDC，因为二极管的rD很小，所以充电时间常数小，充电速度快；RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如右上图所示。2)波形及输出电压2O2UU当RL=时：OtuO222U当RL为有限值时：2O229.0UUU通常取UO=1.2U2RC越大UO越大2)5~3(LTCRRL=为获得良好滤波效果，一般取：(T为输入交流电压的周期)二、电感电容滤波器(LC滤波器)要进一步减小输出电压的脉动程度，可在滤波电容之前串入铁心电感线圈L——即LC滤波器。~TrRLuCL电感电容滤波电路由于电感线圈对整流电流的交流分量具有阻抗，L比RL大得愈多则滤波效果就愈好。一般需要线圈的电感量较大，但其直流电阻也较大，因而会造成输出电压的下降。LC滤波器适于电流较大、输出电压脉动很小的场合，更适合高频滤波。三、形滤波器形LC滤波电路如果需要输出电压的脉动更小，可以再加一个滤波电容。形LC滤波器的效果跟好，但整流二极管的冲击电流较大。RLuC2LC1由于线圈体大且重，有些情况可用电阻代替电感线圈以构成形RC滤波器。R愈大滤波效果愈好，但将使输出电压下降，所以适用于负载电流较小、电压脉动很小的场合。形RC滤波电路RLuC2RC1