對(duì)電子工程師來(lái)說,電路是工作中日常接觸最多的,今天我們就來(lái)總結(jié)一下濾波電路。濾波電路總體上說總共有四種:電容濾波電路,這是最基本的濾波電路;π 型 RC 濾波電路;π 型 LC 濾波電路;電子濾波器電路。 本文對(duì)以上各種形式的的濾波電路進(jìn)行一一分析,大家千萬(wàn)不要錯(cuò)過哦!
在整流電路輸出的電壓是單向脈動(dòng)性電壓,不能直接給電子電路使用。所以要對(duì)輸出的電壓進(jìn)行濾波, 消除電壓中的交流成分,成為直流電后給電子電路使用。在濾波電路中電容濾波電路,主要使用對(duì)交流電有特殊阻抗特性的器件,如:電容器、電感器。本文對(duì)其各種形式的濾波電路進(jìn)行分析。
一、濾波電路種類
濾波電路主要有下列幾種:電容濾波電路,這是最基本的濾波電路;π 型 RC 濾波電路;π 型 LC 濾波電路;電子濾波器電路。
二、濾波原理
1. 單向脈動(dòng)性直流電壓的特點(diǎn)
如圖 1(a)所示。是單向脈動(dòng)性直流電壓波形,從圖中可以看出,電壓的方向性無(wú)論在何時(shí)都是一致的, 但在電壓幅度上是波動(dòng)的,就是在時(shí)間軸上,電壓呈現(xiàn)出周期性的變化,所以是脈動(dòng)性的。
但根據(jù)波形分解原理可知,這一電壓可以分解一個(gè)直流電壓和一組頻率不同的交流電壓,如圖 1(b)所 示。在圖 1(b)中,虛線部分是單向脈動(dòng)性直流電壓 U。 中的直流成分,實(shí)線部分是 UO 中的交流成分。
2. 電容濾波原理
根據(jù)以上的分析,由于單向脈動(dòng)性直流電壓可分解成交流和直流兩部分。在電源電路的濾波電路中,利用電容器的“隔直通交”的特性和儲(chǔ)能特性,或者利用電感“隔交通直”的特性可以濾除電壓中的交流成分。 圖 2 所示是電容濾波原理圖。
圖 2(a)為整流電路的輸出電路。交流電壓經(jīng)整流電路之后輸出的是單向脈動(dòng)性直流電,即電路中的 UO。
圖 2(b)為電容濾波電路。由于電容 C1 對(duì)直流電相當(dāng)于開路,這樣整流電路輸出的直流電壓不能通過C1 到地,只有加到負(fù)載 RL 圖為 RL 上。對(duì)于整流電路輸出的交流成分, 因 C1 容量較大, 容抗較小,交流成分通過 C1 流到地端,而不能加到負(fù)載 RL。這樣,通過電容 C1 的濾波, 從單向脈動(dòng)性直流電中取出了所需要的直流電壓 +U。
濾波電容 C1 的容量越大,對(duì)交流成分的容抗越小,使殘留在負(fù)載 RL 上的交流成分越小,濾波效果就越好。
3. 電感濾波原理
圖 3 所示是電感濾波原理圖。由于電感 L1 對(duì)直流電相當(dāng)于通路,這樣整流電路輸出的直流電壓直接加到負(fù)載 RL 上。
對(duì)于整流電路輸出的交流成分,因 L1 電感量較大,感抗較大,對(duì)交流成分產(chǎn)生很大的阻礙作用,阻止 了交流電通過 C1 流到加到負(fù)載 RL。這樣,通過電感 L1 的濾波,從單向脈動(dòng)性直流電中取出了所需要的直流電壓 +U。
濾波電感 L1 的電感量越大,對(duì)交流成分的感抗越大,使殘留在負(fù)載 RL 上的交流成分越小,濾波效果就越好,但直流電阻也會(huì)增大。
三、π 型 RC濾波電路識(shí)圖方法
圖 4 所示是 π 型 RC 濾波電路。電路中的 C1、C2 和 C3 是 3 只濾波電容,R1 和 R2 是濾波電阻,C1、R1 和C2 構(gòu)成第一節(jié) π 型的 RC 濾波電路, C2、 R2 和 C3 構(gòu)成 第二節(jié) π 型 RC 濾波電路。由于這種濾波電路的形式 如同希臘字母 π 和采用了電阻器、電容器,所以稱為 π 型 RC 濾波電路。
π 型 RC 濾波電路原理如下:
(1)這一電路的濾波原理是:從整流電路輸出的電壓首先經(jīng)過 C1 的濾波,將大部分的交流成分濾除,然后再加到由 R1 和 C2 構(gòu)成的濾波電路中。C2 的容抗與 R1 構(gòu)成一個(gè)分壓電路,因 C2 的容抗很小,所以對(duì)交流成分的分壓衰減量很大,達(dá)到濾波目的。對(duì)于直流電而言,由于 C2 具有隔直作用,所以 R1 和 C2 分壓電路對(duì)直流不存在分壓衰減的作用,這樣直流電壓通過 R1 輸出。