電子技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目化教程 課件 項(xiàng)目2 第3講 濾波電路

項(xiàng)目二——濾波電路◆內(nèi)容：電容、電感復(fù)式濾波電路結(jié)構(gòu)和工作原理◆目的：了解各種濾波電路組成，理解其工作原理學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求：◆重點(diǎn)：電容濾波電路的工作原理◆難點(diǎn)：電容濾波電路的工作原理濾波電路濾波的基本概念

濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，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，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。一、電容濾波電路電容濾波電路1.電路結(jié)構(gòu)

現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來說明。電容濾波電路如圖所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。2.濾波原理

若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓U2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在U2上，所以輸出波形同U2

，是正弦形。電容濾波波形圖

所以，在t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電，UC=UL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷，UC=UL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。當(dāng)v2到達(dá)90°時(shí)，v2開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載ＲL放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。

在剛過90°時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90°時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過90°后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí)，t1點(diǎn)要右移，t2點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)ＲL很小，即IL很大時(shí)，電容濾波的效果不好，圖濾波曲線中的2。反之，當(dāng)ＲL很大，即IL很小時(shí)，盡管C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。電容濾波的效果(動(dòng)畫15-4）3.電容濾波的計(jì)算

電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即：

另一種是在RLC=(3

5)T/2的條件下:

近似認(rèn)為UL=1.2U2

4.外特性

整流濾波電路中，輸出直流電壓UO隨負(fù)載電流IO的變化關(guān)系曲線如圖所示。5.利用電容濾波時(shí)應(yīng)注意下列問題：

（1）濾波電容容量較大，一般用電解電容，應(yīng)注意電容的正負(fù)極性。如果接反則容易擊穿、爆裂。（2）開始時(shí)，電容C上的電壓為零，通電后電源經(jīng)整流二極管給C充電。通電瞬間二極管流過短路電流，稱為浪涌電流。一般是正常工作電流的（5～7）倍，所以選二極管參數(shù)時(shí)，正向平均電流的參數(shù)應(yīng)選大一些。同時(shí)在整流電路的輸出端應(yīng)串一個(gè)電阻，以保護(hù)整流二極管。二、電感濾波電路電感濾波電路

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。

電感濾波電路波形圖

電感濾波電路如左圖所示。電感濾波的波形圖如右圖所示。

當(dāng)v2正半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時(shí)，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對(duì)稱性，和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管D1、D3

；D2、

D4的導(dǎo)通角都是180°。（動(dòng)畫15-5）參數(shù)計(jì)算

輸出電壓平均值Uo，一般小于全波整流電路輸出電壓的平均值，如果忽略電感線圈的銅阻，則UO>0.9U2。雖然電感濾波電路對(duì)整流二極管沒有電流沖擊，但為了使L值大，多用鐵心電感，但體積大、笨重，且輸出電壓的平均值較低。名

稱UL(空載)UL(帶載)二極管反向最大電壓每管平均電流半波整流245.0U22UIL全波整流電容濾波22U1.2U2*222U0.5IL橋式整流電容濾波22U1.2U2*22U0.5IL橋式整流電感濾波0.9U222U0.5IL0.9U2245.0U*使用條件：基波周期為三、復(fù)式濾波電路為了進(jìn)一步減小輸出電壓的脈動(dòng)程度，可以用電容和鐵心電感組成各種形式的復(fù)式濾波電路。橋式整流電感型LC濾波電路如圖4.8所示。整流輸出電壓中的交流成分絕大部分落在電感上，電容C又對(duì)交流接近于短路，故輸出電壓中交流成分很少，幾乎是一個(gè)平滑的直流電壓。由于整流后先經(jīng)電感L濾波，總特性與電感濾波電路相近，故稱為電感型LC濾波電路，若將電容C平移到電感L之前，則為電容型LC濾波電路。

橋式整流電感型LC濾波電路

1.電容型LC濾波電路

（a）圖所示為L(zhǎng)Cπ型濾波電路。整流輸出電壓先經(jīng)電容C1，濾除交流成分后，再經(jīng)電感L濾波，電容C2上的交流成分極少，輸出電路幾乎是平直的直流電壓。但由于鐵心電感體積大、笨重、成本高、使用不便，因此，在負(fù)載電流不太大而要求輸出脈動(dòng)很小的場(chǎng)合，可將鐵心電感換成電阻，即RCπ型濾波電路，如圖（b）所示。電阻R對(duì)交流和直流成分均產(chǎn)生壓降，故會(huì)使輸出電壓下降，但只要RL>>1/ωC，電容C1濾波后的輸出電壓絕大多數(shù)降在電阻RL上。RL愈大，C2愈大，濾波效果愈好。