电路基础与集成电子技术-1012滤波电路123课件

10.2滤波电路

10.2.2电容滤波电路

10.2.3电感滤波电路*

10.2.1滤波的基本原理

10.2.4各种滤波电路的比较*

整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是脉动较大，含有较大的谐波成分，不能适应大多数电子线路及设备的需要，还需利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。

滤波电路是利用电抗性元件储能的特点来实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。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。经过滤波电路后，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。图10.2.1利用电抗性元件滤波10.2.1滤波的基本原理

10.2.2.1电容滤波原理分析

在输入电压升高时，二极管导通，电容器C相当并联在u2两端，u2给C的充电，可把部分能量存储在电容器中。

当输入电压降低时，滤波电容与整流桥断开，电容两端电压以指数规律放电，就可以把存储的能量释放给负载。由于滤波电容向负载放电，负载上得到的输出电压就比较平滑，起到了滤波作用。图10.2.2电容滤波电路充电放电分界点10.2.2电容滤波电路

图10.2.2(b)电容滤波效果与时间常数的关系

电容滤波的效果是台高了C放电段波形的高度，提高了输出电压平均值。显然，放电时间常数d

=RLC越大

，输出电压平均值越大，纹波越小，导通角越小。注意，电容滤波的效果与d有关，而不仅仅与C或RL的大小一个因素有关。例如负载开路时，即使滤波电容很小，输出电压纹波极小，近似等于uo=uc=。

d增加视频图象10.2.2.2电容滤波的几点结论1．输出电压平均值UO(AV)

UO(AV)与放电时间常数RLC有关。RLC越大，电容器放电速度越慢，则输出电压所包含的交流成分(纹波)越小,UO(AV)越大。为获得平滑的输出电压，一般取放电时间常数为式中T为脉动电压的周期，对于半波整流是20ms，对于桥式整流是10ms。工程上也常将上式写成如下形式如果再近似一些，在整流电路的内阻不太大，并且放电时间常数满足式(10.2.4)的关系时，可用下式(10.2.3)(10.2.4)(10.2.5)

由上式可知，为减小输出电压的脉动成分，采用的滤波电容器的容量越大越好，交流电源的频率越高越好。

电容滤波的输出电压波形很难用一个准确的解析表达式来描述，因此脉动系数常采用近似估算：

2.脉动系数S

图10.2.2(b)纹波与滤波时间常数的关系d增加，S减小

RLC值越大，滤波效果越好，导通角愈小。由于电容滤波后输出平均电流增大，所以整流二极管在短暂的导通时间内将流过一个很大的冲击电流，影响其寿命，因此应选用最大整流平均电流IF大于负载电流2~3倍的整流二极管。

12

RLC增大uotO3

iDtO

1>

2>

3<图10.2.3导通角与滤波时间常数的关系

电容滤波电路的外特性描述了整流电路输出电压的平均值UO(AV)与输出电流IO之间的关系。

4.电容滤波电路的外特性和滤波特性

(1)外特性

当负载电阻RL越小，即IO愈大时，UO(AV)下降的很快，电路的带负载能力变差。

所以电容滤波电路适合应用于固定负载或输出电流较小、负载电流变化不大的场合。图10.2.4(a)电容滤波电路的外特性

电容滤波电路的滤波特性描述了当RL或C改变时，对脉动系数S的影响。(2)滤波特性

当负载电阻RL减小，即IO增大时，S增大；C减小时，则S增大。

所以在电容滤波电路中，增加C的容量，可以令S减小。图10.2.4(b)电容滤波电路的滤波特性

利用储能元件电感器L的电流不能突变的性质，把电感L与整流电路的负载RL相串联，也可以起到滤波的作用。

当输入电压升高时，电感L中的电流增加，因此电感L将存储部分磁场能量；当输入电压减小时，电感又以电流的形式将磁场能量释放出来，使负载电流变得平滑。图10.2.5电感滤波电路10.2.3电感滤波电路*

输出电压平均值整流二极管正向平均电流注意

L越大，RL越小，即滤波时间常数越大，滤波效果越好，所以电