滤波器电路常用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成,如在负载电阻两端并联电容器C,或与负载串联电感器L,以及由电容,电感组成而成的各种复式滤波电路。

1.滤波器电路作用

滤波电路作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分,保留其直流成分,使输出电压纹波系数降低,波形变得比较平滑。

 

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,是根据傅里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,而阻止另一部分频率成分通过的电路,叫做经典滤波器或滤波电路。

 

2.滤波器电路图

 

滤波器电路

 

3.滤波器电路原理

 

当流过电感的电流变化时,电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时,电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反,阻止电流的增加,同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中;当通过电感线圈的电流减小时,自感电动势与电流方向相同,阻止电流的减小,同时释放出存储的能量,以补偿电流的减小。因此经电感滤波后,不但负载电流及电压的脉动减小,波形变得平滑,而且整流二极管的导通角增大。

 

在电感线圈不变的情况下,负载电阻愈小,输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大,滤波效果愈好。

 

另外,由于滤波电感电动势的作用,可以使二极管的导通角接近π,减小了二极管的冲击电流,平滑了流过二极管的电流,从而延长了整流二极管的寿命。

 

整流电路输出的电压首先经过C1的滤波,将大部分的交流成分滤除,然后再加到由R1和C2构成的滤波电路中。C2的容抗与R1构成一个分压电路,因C2的容抗很小,所以对交流成分的分压衰减量很大,达到滤波目的。对于直流电而言,由于C2具有隔直作用,所以R1和C2分压电路对直流不存在分压衰减的作用,这样直流电压通过R1输出。

 

在R1大小不变时,加大C2的容量可以提高滤波效果,在C2容量大小不变时,加大R1的阻值可以提高滤波效果。但是,滤波电阻R1的阻值不能太大,因为流过负载的直流电流要流过R1,在R1上会产生直流压降,使直流输出电压Uo2减小。R1的阻值越大,或流过负载的电流越大时,在R1上的压降越大,使直流输出电压越低。

 

C1是第一节滤波电容,加大容量可以提高滤波效果。但是C1太大后,在开机时对C1的充电时间很长,这一充电电流是流过整流二极管的,当充电电流太大、时间太长时,会损坏整流二极管。所以采用这种π型RC滤波电路可以使C1容量较小,通过合理设计R1和C2的值来进一步提高滤波效果。

 

这一滤波电路中共有3个直流电压输出端,分别输出Uo1、Uo2和Uo3三组直流电压。其中,Uo1只经过电容C1滤波;Uo2则经过了C1、R1和C2电路的滤波,所以滤波效果更好,Uo2中的交流成分更小;Uo3则经过了2节滤波电路的滤波,滤波效果最好,所以Uo3中的交流成分最少。

 

三个直流输出电压的大小是不同的。Uo1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;Uo2电压稍低,这是因为电阻R1对直流电压存在电压降;Uo3电压最低,这一电压一般供给前级电路作为直流工作电压,因为前级电路的直流工作电压比较低,且要求直流工作电压中的交流成分少。