模电滤波电路ppt课件

1、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，并阐明滤波原理。 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？实践电路中输出电压为多少？ 3.如何选择适宜的滤波电容？ 倍压整流电路 1.画出二倍压整流电路图，并阐明其任务原理； 2.画出多倍压整流电路图。 还有哪些常用的滤波电路？10.3 10.3 滤波电路滤波电路交交流流电电压压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压 经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分，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，需求经过滤波电路消除其脉动成分，但其脉动较大，需

2、求经过滤波电路消除其脉动成分，使其更接近于直流。使其更接近于直流。 滤波的方法普通采用无源元件电容或电感，利滤波的方法普通采用无源元件电容或电感，利用其对电压、电流的储能特性到达滤波的目的。用其对电压、电流的储能特性到达滤波的目的。10.3.1 电容滤波电路电容滤波电路 电容滤波电路是运用最多也是最简单的滤波电电容滤波电路是运用最多也是最简单的滤波电路。其构造为在整流电路的输出端并联一较大容量路。其构造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。该方式电路多用于小功率电源电路电压趋于平滑。该方式电路多用

3、于小功率电源电路中。中。1电容滤波原理电容滤波原理以单向桥式整流电容滤波为例进以单向桥式整流电容滤波为例进展展a桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC分析，分析，其电路其电路如下图。如下图。当当RL未接入时未接入时(电容初始电压为电容初始电压为0)：u2tuot设设t1时辰时辰接通电源接通电源t1整流电路为整流电路为电容充电电容充电充电终了充电终了没有电容没有电容时的输出时的输出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucuo =uc= U22c=RintCRint为充电回为充电回路等效电阻路等效电阻当当RL接入时假设接入时假设RL是是u

4、2在从在从0上升时接入的：上升时接入的：u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot无滤波电容无滤波电容时的波形时的波形参与滤波电容参与滤波电容时的波形时的波形uot充电过程：充电过程：u2上升上升, u2大于电容上的电压大于电容上的电压uc,u2对电容充电，对电容充电，此时二极管导通此时二极管导通放电过程：放电过程：u2下降，下降， u2小于电容上的电压。小于电容上的电压。电容电容C经过经过RL放电，放电，uc按指数规律下降，时间常数按指数规律下降，时间常数 = RL C二极管接受反向电压而截止。二极管接受反向电压而截止。u2tuot只需整流电路输出只需整流电路输出电压大于电压大于

5、uc时，才时，才有充电电流。有充电电流。因此二极管中的电因此二极管中的电流是脉冲波。流是脉冲波。二极管中的二极管中的电流电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC整流二极管的导通角整流二极管的导通角u2tuot电容充电时，电容充电时，电容电压滞后电容电压滞后于于u2。RLC越小，输越小，输出电压越低。出电压越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入且接入且RLC较大时较大时2电容滤波电路的主要参数电容滤波电路的主要参数 由于滤波的过程中含有正弦波、指数曲线及谐波成分，由于滤波的过程中含有正弦波、指数曲线及谐波成分，普通很难用准确的数学表达式进展计算，所以普通运用中多普通很难用

6、准确的数学表达式进展计算，所以普通运用中多采用近似估算来确定其参数。采用近似估算来确定其参数。 输出电压可以近似看成锯输出电压可以近似看成锯齿波，如下图。齿波，如下图。 设设uc每次充电到峰值每次充电到峰值Uomax= U2后按后按RLC放电放电的初始斜率线性下降，经过的初始斜率线性下降，经过=RLC放电终了交于横轴；放电终了交于横轴；2 并令在并令在 T为正弦波周为正弦波周期处为电容充放电转换时的电压值期处为电容充放电转换时的电压值Uomin。2T那么：那么：2UUUOminOmax)AV(O CR2TUUULOmaxOminOmax 由类似三角形关系可得：由类似三角形关系可得：OmaxLO

7、minOmaxUC4RT2UU 2UUUOminOmax)AV(O 那么：那么：2UUUOminOmaxOmax )C4RT1(ULOmax 即：即：)C4RT1(U2UL2O(AV) Io(AV)= Uo(AV)/RL教材教材P524负载开路时：负载开路时： Uo(AV)1.414U2当符合根本条件时：当符合根本条件时：Uo(AV)1.2U2脉动系数脉动系数S：采用近似波形计算。采用近似波形计算。以以UomaxUomin为基波峰为基波峰-峰值，那么峰值，那么OmaxLOminOmaxUC4RT2UU 1TC4R1TC4RT)C4RT1(UUC4RTSLLLOmaxOmaxL 实践实践uo的动

8、摇没有近似波形误差大，的动摇没有近似波形误差大，故实践故实践S比计算值要小。比计算值要小。普通取普通取近似估算近似估算: Uo(AV)1.2U2(b) 流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大RLC 越大越大 Uo越高越高负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大(a) 输出电压平均值输出电压平均值Uo与时间常数与时间常数 RLC 有关有关RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Uo(平均值平均值)愈大愈大(c) 二极管接受的最高反向电压：二极管接受的最高反向电压：22UURMT)5 . 25 . 1(2T)

9、53(CRL (d) 滤波电容应选用耐压滤波电容应选用耐压1.1 的电解电容。的电解电容。2U2 由由UO(AV)的表达式可看出，的表达式可看出，C越大，越大， UO(AV)也越大，也越大，IO(AV)也会增大，而整流管的通电时间却也会增大，而整流管的通电时间却越短，整流管的导通电流加大，假设越短，整流管的导通电流加大，假设C太大那么初太大那么初始充电时间要长，整流管中经过的冲击电流时间加始充电时间要长，整流管中经过的冲击电流时间加长，长时间会影响整流管运用寿命。长，长时间会影响整流管运用寿命。 所以普通选择整流管时所以普通选择整流管时ID(AV)23 IO(AV) 。 改动改动RLC会对会对

10、UO(AV)和和S有影响，将有影响，将UO(AV)和和IO(AV)的关系曲线称为输出特性，将的关系曲线称为输出特性，将S和和IO(AV)的的关系曲线称为滤波特性，假设关系曲线称为滤波特性，假设RLC越小，越小，UO(AV)越越低，那么低，那么S越大，而加大越大，而加大C可使滤波效果和负载才干可使滤波效果和负载才干加强，但加强，但 C不能无限增大。不能无限增大。 所以电容滤波方式电路普通适用于输出电流较所以电容滤波方式电路普通适用于输出电流较小且负载变化不大的场所。小且负载变化不大的场所。10.3.2 10.3.2 倍压整流电路倍压整流电路 利用滤波电容的充放电作用，将多个电容和二极利用滤波电容

11、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。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、二倍压整流电路u2的正半周时：的正半周时：D1导通，导通，D2截止，理想情况下，电容截止，理想情况下，电容C1的的电压：电压：21CU2U u2的负半周时：的负半周时：D2导通，导通，D1截止，理想情况下，电截止，理想情况下，电容容C2的电压：的电压：21C22CU22UUU 输出端的电压：输出端的电压：22COU22UU 即二倍压电压。即二倍压电压。+22U2、多倍压整流电路、多倍压整流电路+222Uu2的第一个正半周：的第一个正半周：u2、C1、D1构成

12、回路，构成回路，C1充电到：充电到：22Uu2的第一个负半周：的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路，构成回路，C2充电到：充电到：222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6多倍压整流电路适宜大电压多倍压整流电路适宜大电压,小电流场所。小电流场所。+22U+222U+222U+222U+222U+222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二个正半周：的第二个正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2构成构成回路，回路， C1补充电荷，补充电荷，C3充电到：充电到：222Uu2的第二个负半周：的第二个负半周： u2、C2、C4、D4、C

13、3 、C1构成回路，构成回路， C2补充电荷，补充电荷， C4充电到：充电到：222U把电容接在相应电容组的两端，即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。可获得所需的多倍压直流输出。电路构造电路构造: 在桥式整流电路与负载间串入一电感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。就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuo10.3.3 其它方式的滤波电路其它方式的滤波电路一、电感滤波电路一、电感滤波电路电感滤波原理电感滤波原理对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。因此，在

14、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，输出平均电压当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压: :u2u1RLLuo对直流分量对直流分量: XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上二、复式滤波电路二、复式滤波电路改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：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。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型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤滤波电路。波电路。 性能及运用场所分别与电容滤波和电感滤波类似。性能及运用场所分别与

15、电容滤波和电感滤波类似。LC 型滤波电路：在电容滤波后面再接型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型型滤波电路。滤波电路。. RC . RC 型滤波器型滤波器改善滤波特性的方法：采取多级滤波改善滤波特性的方法：采取多级滤波uoRu2u1C1C2uo1RLRC 型滤波器型滤波器uoRu2u1C1C2uo1RLuo的交流分量的基波的幅值：的交流分量的基波的幅值：moCLCLmoUXRRXRU1221)j/()j/(moLLLmoUCRRCRRRU122221)1()/(1通常选择滤波元件的参数使得：通常选择滤波元件的参数使得：)/(12LRRCmoLLLmoURRCRRRU121)/(1moLLL

16、moUCRRCRRRU122221)1()/(1uo的脉动系数的脉动系数S与与uo1的脉动系数的脉动系数S的关系：的关系：SRRCUURRCUUSLomoLomo)/(1)/(12121、 L-C L-C 型滤波电路型滤波电路u2u1LuoCRLuo1设设uo1的直流分量为的直流分量为UO，交流分量的基波的幅，交流分量的基波的幅值为值为UO1m，：，：29 . 0 UUUoo67. 0SmoCLLCLmoUXRXXRU11)j/(j)j/(moCLLCLmoUXRXXRU11)j/(j)j/(通常选择滤波元件的参数使得：通常选择滤波元件的参数使得：LRC1momoCLCmoULCUXXXU121111jjjuo的脉动系数的脉动系数S与与uo1的脉动系数的脉动系数S的关系：的关系：S