稳压电源设计的储备知识──滤波电路

LC—π型—T型滤波电路
LC—π型—T型滤波电路

由前面对几种整流电路的分析可以知道,各种整流电路输出的虽然已经是直流电(电流方向不随时间变化),但是从仿真波形可以看出,这些直流电包含很大的交流成分,导致电压幅度波动巨大,如何将电压幅度尽可能减小,就是本篇文章要介绍的主要内容:下面将以桥式整流电路的输出作为滤波电路的输入来分析稳压电源设计中的各种滤波电路

桥式整流电路

桥式整流电路仿真

电容和电感

电容和电感是最主要的无源滤波元件,电容和电感滤波的原理都是利用它们可以储能的特点,在滤波电路中进行充放电,使电压上升和下降的幅度变缓,从而使电容实现通高频阻低频,隔直流通交流,使电感实现通低频阻高频,通直流阻交流的目的。

电容滤波

在下面的图中可以看出,当在桥式整流电路后面并联接上滤波电容C1后,电路的输出Uo(蓝色波形)的脉动幅度大大减缓,说明没有加滤波电容前的输出中包含的交流成分被滤除。

在仿真的过程中可以发现,

  1. 当输入和滤波电容不变时,负载值越大,输出的直流电压越大,但是最大不超过变压器输出的有效值UT的1.414倍,即RL趋于∞,输出Uo=1.414UT
  2. 当输入和滤波电容不变时,负载为有限值时,输出范围:9UT<Uo<1.414UT

电容柜滤波电路

容抗计算:Xc=1/(2πfC),f单位为Hz, C单位为F(法拉),Xc单位为Ω,

为了达到更好的滤波效果,一般电源滤波电路的电阻和电容可以参考下面的办法取值:

电容容量应满足C=[(3~5)T]/2R, 其中电容的单位为μF,T为输入交流电的周期,单位为秒(s),R的单位为欧姆(Ω),电容耐压值Uc≥1.1*根号2*U(U这里指整流后的直流电压)。

电感滤波

在下面的图中可以看出,当在桥式整流电路后面串联接上滤波电感L1后,电路的输出Uo(蓝色波形)的脉动幅度大大减缓,说明没有加滤波电感前的输出中包含的交流成分被滤除。

电感滤波电路

在仿真的过程中可以发现,

电感值越大,滤波效果越好,当电感值和负载固定时,滤波效果与输入交流电源的频率相关,频率越高,滤波效果越明显

感抗计算:XL=2πfL,f单位为Hz, L单位为H(亨利),XL单位为Ω

电感滤波一般用在高频电路上

LC—T型高通滤波

由三个元件组成的滤波器可以构成“T”型或“π”型拓扑结构,并且在任一“T”或“π”结构中,低通、高通、带通或带阻特性都是可实现的。根据所需的频率特性,可以选择对称或不对称的组件。

如下图的T型高通滤波器,在高频时具有非常低的阻抗,在低频时具有非常高的阻抗。这意味着它可以插入传输线,让高频通过而低频被接地消除。

LC T型滤波电路

LC—π型低通滤波

同样,对于图示的低通 π 滤波器,电路可以连接到传输线,传输低频并消除高频。

LC π型滤波电路

 

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