直流電源中的濾波電路
發(fā)布時(shí)間:2021-08-30 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】整流電路是將交流電變成直流電的一種電路,但其輸出的直流電的脈動(dòng)成分較大,而一般電子設(shè)備所需直流電源的脈動(dòng)系數(shù)要求小于0.01.故整流輸出的電壓必須采取一定的措施.盡量降低輸出電壓中的脈動(dòng)成分,同時(shí)要盡量保存輸出電壓中的直流成分,使輸出電壓接近于較理想的直流電,這樣的電路就是直流電源中的濾波電路。
整流電路是將交流電變成直流電的一種電路,但其輸出的直流電的脈動(dòng)成分較大,而一般電子設(shè)備所需直流電源的脈動(dòng)系數(shù)要求小于0.01.故整流輸出的電壓必須采取一定的措施.盡量降低輸出電壓中的脈動(dòng)成分,同時(shí)要盡量保存輸出電壓中的直流成分,使輸出電壓接近于較理想的直流電,這樣的電路就是直流電源中的濾波電路。
常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類(lèi)。無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。有源濾波的主要形式是有源RC濾波,也被稱(chēng)作電子濾波器。
直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)來(lái)表示,此值越大,則濾波器的濾波效果越差。
脈動(dòng)系數(shù)(S)=輸出電壓交流分量的基波 大值/輸出電壓的直流分量
半波整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為S=1.57,全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S≈O.67。對(duì)于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后,其脈動(dòng)系數(shù)S=1/(4(RLC/T-1)。(T為整流輸出的直流脈動(dòng)電壓的周期。)
RC-π型濾波電路,實(shí)質(zhì)上是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加 RC濾波電路組成的。如圖1虛線
框即為加的 RC濾波電路。若用S’表示C1兩端電壓的脈動(dòng)系數(shù),則輸出電壓兩端的脈動(dòng)系數(shù)S=(1/ωC2R’)S’。
由分析可知,在ω值一定的情況下,R愈大,C2愈大,則脈動(dòng)系數(shù)愈小,也就是濾波效果就越好。而R值增大時(shí),電阻上的直流壓降會(huì)增大,這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗;若增大C2的電容量,又會(huì)增大電容器的體積和重量,實(shí)現(xiàn)起來(lái)也不現(xiàn)實(shí)。
為了解決這個(gè)矛盾,于是常常采用有源濾波電路,也被稱(chēng)作電子濾波器。電路如圖2。它是由C1、R、C2組成的π型RC濾波電路與有源器件--晶體管T組成的射極輸出器連接而成的電路。由圖2可知,流過(guò)R的電流IR=IE/(1+β)=IRL/(1+β)。流過(guò)電阻R的電流僅為負(fù)載電流的1/(1+β).所以可以采用較大的R,與C2配合以獲得較好的濾波效果,以使C2兩端的電壓的脈動(dòng)成分減小,輸出電壓和C2兩端的電壓基本相等,因此輸出電壓的脈動(dòng)成分也得到了削減。
從RL負(fù)載電阻兩端看,基極回路的濾波元件R、C2折合到射極回路,相當(dāng)于R減小了(1+β)倍,而C2增大了(1+β)倍。這樣所需的電容C2只是一般RCπ型濾波器所需電容的1/β,比如晶體管的直流放大系數(shù)β=50,如果用一般RCπ型濾波器所需電容容量為1000μF,如采用電子濾波器,那么電容只需要20μF就滿足要求了。采用此電路可以選擇較大的電阻和較小的電容而達(dá)到同樣的濾波效果,因此被廣泛地用于一些小型電子設(shè)備的電源之中。
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