模电滤波电路.ppt

阅读提纲:10.3滤波电路,电容滤波电路1.画出桥式整流电容滤波电路图，并说明滤波原理。2.如何计算桥式整流电容滤波电路的平均输出电压？当负载开路的时候输出电压为多少？实际电路中输出电压为多少？3.如何选择合适的滤波电容？倍压整流电路1.画出二倍压整流电路图，并说明其工作原理；2.画出多倍压整流电路图。还有哪些常用的滤波电路？,10.3滤波电路,交流电压,脉动直流电压,直流电压,经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分，但其脉动较大，需要经过滤波电路消除其脉动成分，使其更接近于直流。,滤波的方法一般采用无源元件电容或电感，利用其对电压、电流的储能特性达到滤波的目的。,10.3.1电容滤波电路,电容滤波电路是使用最多也是最简单的滤波电路。其结构为在整流电路的输出端并联一较大容量的电解电容，利用电容对电压的充放电作用使输出电压趋于平滑。该形式电路多用于小功率电源电路中。,1电容滤波原理以单向桥式整流电容滤波为例进行,分析，其电路如图所示。,当RL未接入时(电容初始电压为0)：,充电结束,没有电容时的输出波形,a,uc,uo=uc=U2,c=RintC,（Rint为充电回路等效电阻）,当RL接入时（假设RL是u2在从0上升时接入的）：,无滤波电容时的波形,加入滤波电容时的波形,充电过程：u2上升,u2大于电容上的电压uc,u2对电容充电，此时二极管导通,放电过程：u2下降，u2小于电容上的电压。电容C通过RL放电，uc按指数规律下降，时间常数=RLC二极管承受反向电压而截止。,只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。,二极管中的电流,整流二极管的导通角,电容充电时，电容电压滞后于u2。,RLC越小，输出电压越低。,RL接入（且RLC较大）时,2电容滤波电路的主要参数,因为滤波的过程中含有正弦波、指数曲线及谐波成分，一般很难用精确的数学表达式进行计算，所以一般使用中多采用近似估算来确定其参数。,输出电压可以近似看成锯齿波，如图所示。,设uc每次充电到峰值Uomax=U2后按RLC放电的初始斜率线性下降，经过=RLC放电结束交于横轴；,并令在（T为正弦波周期）处为电容充放电转换时的电压值Uomin。,则：,由相似三角形关系可得：,则：,即：,Io(AV)=Uo(AV)/RL,教材P524,负载开路时：Uo(AV)1.414U2当符合基本条件时：Uo(AV)1.2U2,脉动系数S：,采用近似波形计算。,以（UomaxUomin）为基波峰-峰值，则,实际uo的波动没有近似波形误差大，故实际S比计算值要小。,一般取,近似估算:Uo(AV)1.2U2,(b)流过二极管瞬时电流很大,RLC越大Uo越高负载电流的平均值越大;整流管导电时间越短iD的峰值电流越大,(a)输出电压平均值Uo与时间常数RLC有关,RLC愈大电容器放电愈慢Uo(平均值)愈大,(c)二极管承受的最高反向电压：,(d)滤波电容应选用耐压1.1的电解电容。,由UO(AV)的表达式可看出，C越大，UO(AV)也越大，IO(AV)也会增大，而整流管的通电时间却越短，整流管的导通电流加大，如果C太大则初始充电时间要长，整流管中通过的冲击电流时间加长，长时间会影响整流管使用寿命。所以一般选择整流管时ID(AV)（23）IO(AV)。,改变RLC会对UO(AV)和S有影响，将UO(AV)和IO(AV)的关系曲线称为输出特性，将S和IO(AV)的关系曲线称为滤波特性，如果RLC越小，UO(AV)越低，则S越大，而加大C可使滤波效果和负载能力增强，但C不能无限增大。,所以电容滤波形式电路一般适用于输出电流较小且负载变化不大的场合。,10.3.2倍压整流电路,利用滤波电容的充放电作用，将多个电容和二极管组合可获得倍数于变压器附边电压的输出电压。,1、二倍压整流电路,u2的正半周时：D1导通，D2截止，理想情况下，电容C1的电压：,u2的负半周时：D2导通，D1截止，理想情况下，电容C2的电压：,输出端的电压：,即二倍压电压。,2、多倍压整流电路,u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充电到：,u2的第一个负半周：u2、C2、D2、C1构成回路，C2充电到：,多倍压整流电路适合大电压,小电流场合。,u2的第二个正半周：u2、C1、C3、D3、C2构成回路，C1补充电荷，C3充电到：,u2的第二个负半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1构成回路，C2补充电荷，C4充电到：,把电容接在相应电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。,电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。,10.3.3其它形式的滤波电路一、电感滤波电路,电感滤波原理,对谐波分量:f越高，XL越大,电压大部分降在XL上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,Uo(AV)0.9U2,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压:,对直流分量:XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上,二、复式滤波电路,改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：,L-C型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。,RC型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。,性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。,LC型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C型滤波电路。,.RC型滤波器,改善滤波特性的方法：采取多级滤波,RC型滤波器,uo的交流分量的基波的幅值：,通常选择滤波元件的参数使得：,uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S的关系：,、L-C型滤波电路,设uo1的直流分量为UO，交流分量的基波的幅值为UO1m，：,通常选择滤波