电源滤波电路、整流电源滤波电路分析.doc
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1、电源滤波电路、整流电源滤波电路分析 电源滤波电路整流电路的输出电压不是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中 含有较大的脉动成分,称为纹波。为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的 脉动成分以获得直流电压。常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LC型滤波和RC型滤 波等)。有源滤波的主要形式是有源RC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示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。脉动系数(S)=输出电
2、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S=157,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数SO67。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=1(4(RLCT-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)电阻滤波电路RC-型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数,则输 出电压两端的脉动系数S=(1/C2R)S。由分析可知,电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由C2再旁路掉。在值一定的情况下,R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
3、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L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路,对交流阻抗小,所以C并联在负载 两端。电感器L对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此L应与负载串联。 (A)电容滤波 (B) C-R-C或RC-型电阻滤波 脉动系数S=(1/C2R)S (C) L-C电感滤波 (D) 型滤波或叫C-L-C滤波 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
4、电容器充电,可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时,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。经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中的电流增加, 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L也有平波作用。利用储能元件电感器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个电感,使输出电流波形较为平滑。因为电感对直流的阻抗小,交流的阻抗大,因此 能够得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺点是体积大,成本高.桥式整流电感滤波电路如
5、图2所示。电感滤波的波形图如图2所示。根据电感的特点,当输出电流发生变化时,L中将感应出一个反电势,使整流管的导电角 增大,其方向将阻止电流发生变化。图2电感滤波电路 在桥式整流电路中,当u2正半周时,D1、D3导电,电感中的电流将滞后u2不到90。当u2超过90后开始下降,电感上的反电势有助于D1、D3继 续导电。当u2处于负半周时,D2、D4导电,变压器副边电压全部加到D1、D3两端,致使D1、D3反偏而截止,此时,电感中的电流将经由D2、D4提 供。由于桥式电路的对称性和电感中电流的连续性,四个二极管D1、D3;D2、D4的导电角都是180,这一点与电容滤波电路不同。图3电感滤波电路波形
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