π型滤波电路

1、四种口型RC滤波电路数字电源模拟电源NC78M05CT U2R163 VCC22200UFC17图7 27AVCC口. 1UF 1U0UF 0. 1UFGND阻抗公式：Z=R+i( 3 L-1/ 3 C)3 =2 nfR电阻w L 感抗 1/ w C 容抗1 .典型型 RC滤波电路图7-27 所示是典型的型 RC滤波电路。电路中的Ci、C2是两只滤波电容，Ri是滤 波电阻，Ci、Ri和C2构成一节口型 RC滤波电路。由于这种滤波电路的形式如同字母口 且采用了电阻、电容，所以称为口型RC滤波电路。ADP32iiAMNG(集成电路IC)从电路中可以看出，口型RC滤波电路接在整流电路的输出端。这一电

2、路的滤波原理是：从整流电路输出的电压首先经过Ci的滤波，将大部分的交流成分滤除，见图中的交流电流示意图。经过Ci滤波后的电压，再加到由Ri和C2构成的滤波电路中， 电容C2进一步对交流成分进行滤波，有少量的交流电流通过C2到达地线，见图中的电流所示。对直流电对交流电C2大则滤波效果好R1的阻值不 能太大c5年看不变 时R1大则滤波|效果好由广电容C2具有篇直作用.支流电流不能流过电容C2,而只能流过电阻RI, 见图中所示，所以，R1和C2分压电路对直流电压不存在分压衰减的作用,这样直流 电压通过R1输出1因为C2而容置很大，容抗很小,所以低二值构成的分压电路对交流成会的友 独迎大*达到了滤波的

3、目的 加大滤波电容C2的容量可以提高港波边果.这是因为C2容蛾大容拉小,时交 海成分的衰减量更大因为流过负莪的直流电流流过电阻阳，而在R1上产生很大的直旅电压库，使滤 波电路输出的直流输出电版小减小mR1的阻值越大，在RJ上的电压降越大，使渡 波电路输出的直流电压&越低；海过负载的直流电流越大时.在心上的电压降也越 大t使直流输出电压区也越低 加大R1的阻值可以提高滤波效果，这是因为加大裁1后分不衰减电路对交流成 分衰放量增大，所以流波效果更好#C】是第-节灌波电容，加大它的容区可以提高海波效果,但是1太大后，在开C1容常不能 太大机时对C1的充电时间很长.这充电电源是流过整流-概管的. 时间

4、太长时，会翘耳整流二报管卜所以采用这种需型RC滤波电J（国 些.通过R1和C2再来进相提高博波奴果这一滤波电路中共有两个直流电压输出端，分别输出U01、U 02两个直流电压。其中,U01只经过电容Cl滤波；U02则经过了 Cl、Ri和C2电路的滤波，所以滤波效果更好,直流输出电压U02中的交流成分更小。上述两个直流输出电压的大小是不同的，Uoi电压最高，一般这一电压直接加到功率放大器电路，或加到需要直流工作电压最高、工作电流最大的电路中，这是因为这一路直流输出电压没有经过滤波电阻，能够输出最大的直流电压和直流电流；直流输出电压U02稍低，这是因为电阻 Ri对直流电压存在电压降，同时由于滤波电阻

5、Ri的存在，这一滤波电路输出的直流电流大小也受到了 一定的限制。2 .多节型RC滤波电路关于实用的滤波电路中通常都是多节的，即有几节口型RC滤波电路组成，各节型RC滤波电路之间可以是串联连接，也可以是并联连接。多节型RC滤波电路也是由滤波电容和滤波电阻构成。图7-29 所示是多节型 RC滤波电路。电路中,Ci、C2、C3是三只滤波电容，其中Ci是第一节的滤波电容， C3是最后一节的滤波电容。Ri和R2是滤波电阻。VftihKRIQII一歙电子网这一滤波电路的工作原理与上面的型RC滤波电路基本相同，这里再说明下列几点。港波电阻问这箱波电路是多削型RC滤波电路，实用电路中还可以打更名打的耳型RC渡

6、 被电跪在多节食型RC值波电路中.前面的浪波电阻阻值较小，局面的可以较大，这 是因为流过前面滤波电阻的直流工作电流比较大,后面的比较小.这样，在谑波电用上 的直流电压降比较小.对直流输出电压的大小影响不太大匚多路输出同凰：多节/RC漉波电路机 赘流前 渡波电路输出端偷出的总电流要分成比林， 见图中所示,J是总E也流，分成了上,人葭；芬节r型RC渔波电胳中，枕往后的直流输出电睡低，并且直流辕出崛M磐流3 .多节型RC滤波串、并联电路图7-30所示是多节it型RC滤波审、并联电路从电路中可以看出.RC滤波电路有串联也 有并联,能够输出三路宜流工作电压，魄波电容C2上的直流工作电压分成两种，推有R2

7、和C3、R3和C4并联加型RC谏波电 路，而这西方滤波电路与R和C2滤波电路之篇是串联连接RIRJ mLfit 褊 电踹y r-t-LC滤波电路LC滤波器也称为 无源滤波器，是传统的谐波补偿装置。LC滤波器之所以称为无源滤波器，顾名思义，就是该装置不需要额外提供电源。LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用，还兼顾无功补偿的需要。无源滤波器，又称 LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波 电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联， 可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波

8、器、高通滤波器 都属于无源滤波器。LC滤波器的适用场合无源LC电路不易集成，通常电源中整流后的滤波电路均采用无源电路，且在大电流负载时应采用LC电路。 有源滤波器适用场合有源滤波器电路不适于高压大电流的负载，只适用于信号处理，滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。经典滤波的概念，是根据富立叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的， 组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频

9、率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路电容滤波电路、电感滤波电路作用原理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 C、电感L)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兀型滤波和RC兀型滤波等)。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S来表示，此值越大，则滤

10、波器的滤波效果越差。脉动系数(S尸输出电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=1.57全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S= O.67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(RLC/T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)电阻滤波电路RC-兀型滤波电路，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/ co 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，f#况下

11、，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。输入01=1输入fr 丁 DrlC1(B)C-R_C剪?Qn型电阻磁输入ClCC) L-C电感谑/(D) n型濯波或叫C-LY 流波图1无

12、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

13、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图 2所示。电感滤波的波形图如图 3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。图之电感谑波电踣在桥式整流电路中，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、D

14、4的导电角0都是180 ,这一点与电容滤波电路不同。L图3电感滤波电路波形图已知桥式整流电路二极管的导通角是180 ,整流输出电压是半个半个正弦波，其平均值约为。电感滤波电路，二极管的导通角也是180。，当忽略电感器 L的电阻时，负载上输出的电压平均值也是。如果考虑滤波电感的直流电阻R,则电感滤波电路输出的电压平均值为0(AV)品0如要注意电感滤波电路的电流必须要足够大，即RL不能太大，应满足 co LRL,此时I O (AV)用下式计算_0.9U2I0(AV)=Rl由于电感的直流电阻小， 交流阻抗很大，因此直流分量经过电感后的损失很小，但是对于交流分量，在coL和上分压后，很大一部分交流分量

15、降落在电感上，因而降低了输出电压 中的脉动成分。电感 L愈大，RL愈小，则滤波效果愈好，所以电感滤波适用于负载电流比 较大且变化比较大的场合。采用电感滤波以后， 延长了整流管的导电角，从而避免了过大的冲击电流。电容滤波原理详解1 .空载时的情况当电路采用电容滤波，输出端空载，如图 4(a)所示，设初始时电容电压 UC为零。接入电源后，当U2在正半周时，通过 D1、D3向电容器C充电；在U2的负半周时，通过 D2、D4向电容器C充电，充电时间常数为Tc = R intC(aj电路图t(b)波形图图4空载时桥式整流电容滤波电路式中包括变压器副边绕组的直流电阻和二极管的正向导通电阻。由于一般很小，电

16、容器 很快就充到交流电压 u2的最大值，如波形图 2 (b)的时刻。此后，u2开始下降，由于电路输出端没接负载，电容器没有放电回路，所以电容电压值 uC不变，此时，uCu2,二极 管两端承受反向电压，处于截止状态，电路的输出电压uo =u c=42 U2,电路输出维持一个恒定值。实际上电路总要带一定的负载，有负载的情况如下。2 .带载时的情况图5给出了电容滤波电路在带电阻负载后的工作情况。接通交流电源后，二极管导通， 整流电源同时向电容充电和向负载提供电流，输出电压的波形是正弦形。在时刻，即达到U2 90。峰值时，U2开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正 向电压还是反

17、向电压。先设达90。后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定 的负载电流。但是 90。后指数规律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超过 90。 以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着U2的下降，正弦波的下降速率越来越快，u c的下降速率越来越慢。所以在超过90后的某一点，例如图 5(b)中的t2时刻，二极管开始承受反向电压， 二极管关断。此后只有电容器 C向负载以指数规律放电的 形式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，U2再次超过u c,如图5(b)中的t3时刻，二极管重又导电。以上过程电容器的放电时间常数为d=RC电容滤波一般负载电流较小，可

18、以满足td较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数S小，输出平均电压 UO(AV欢，具有较好的滤波特性。也】牧形囹图5带载时桥式,整流滤波电路以上滤波电路都有一个共性 ，那就是需要很大的电容容量才能满足要求，这样一来大容量电容在加电瞬间很有很大的短路电流，这个电流对整流二极管，变压器冲击很大，所以现在一般的做法是在整流前加一的功率型NTC热敏电阻来维持平衡,因NTC热敏电阻在常温下电阻很大，加电后随着温度升高，电阻阻值迅速减小，这个电路叫软起动电路。这种 电路缺点是：断电后，在热时间常数内，NTC热敏电阻没有恢复到零功率电阻值，所以不宜频繁的开启。为什么整流后加上滤波电容在不带负载时电压为何升高？这是因为加上滤波测得的电压是 含有脉动成分的峰值电压，加上负载后就是平均值，计算：峰值电压=1.414 X理论输出电压有源滤波-电子电路滤波电阻滤波本身有很多矛盾，电感滤波成本又高，故一般线路常采用有源滤波电路，电路 如图6。它是由C1、R C2组成的兀型RC滤波电路与有源器件晶体管 T组成的射极输出器 连接而成的电路。由图6可知，流过R的电流Ir=Ie/ (1+ 3)=IR l/(1+ 3 )。流过电阻R的电 流仅为负载电流的1/(1+ 3).所以可以采用较大的R,与C2配合以获得较好的滤波效果，