抗混叠滤波器和稳压器

平滑滤波器旨在减少整流电压纹波。纹波平滑由平滑因子 q 评估。

平滑滤波器的主要元件是电容器， 电感器 以及电阻对于直流电和交流电不同的晶体管。

根据滤波器元件的类型，电容滤波器、电感滤波器和电子滤波器之间存在区别。根据过滤链路的数量，过滤器分为单链路和多链路。

电容滤波器是与负载电阻Rn并联的大容量电容器。电容器具有高直流电阻和低交流电阻。让我们以半波整流器电路（图 1，a）为例考虑滤波器的操作。

图 1-带电容滤波器的单相半波整流器：a) 电路 b) 工作时序图

当正半波在时间间隔 t0 — t1 内流动时（图 2.63，b），负载电流（二极管电流）和电容器充电电流流动。电容器充电，在时间 t1 时，电容器中的电压超过次级绕组的压降 — 二极管闭合，在时间间隔 t1 - t2 中，负载中的电流由电容器放电提供。澈。负载中的电流不断流动，大大降低了整流电压的纹波。

电容Cf的容量越大，激励越小。这是由电容器的放电时间决定的——放电时间常数 τ = СfRн。在τ>10时，平滑系数由公式q = 2π fc m Cf Rn确定，其中fc是网络的频率，m是整流电压的半周期数。

建议在低负载功率下使用具有高电阻 RH 负载电阻的电容滤波器。

电感滤波器（扼流圈） 与Rn串联（图3，a）。电感具有低直流电阻和高交流电阻。纹波平滑是基于自感现象，最初阻止电流增加，然后支持它减少（图 2，b）。

图 2-带电感滤波器的单相半波整流器：a) 电路，b) 操作时序图

电感滤波器用于中大功率整流器，即工作在大负载电流下的整流器。

平滑系数由以下公式确定：q = 2π fs m Lf / Rn

电容和电感滤波器的操作基于这样一个事实，即在网络消耗的电流流动期间，电容器和电感器存储能量，并且当没有来自网络的电流或它减少时，元件给出关闭存储的能量，维持负载中的电流（电压）。

多结滤波器利用电容器和电感器的平滑特性。在低功率整流器中，负载电阻的电阻为几 kOhm，而不是扼流圈 Lf，电阻 Rf 被包括在内，这显着减少了滤波器的质量和尺寸。

图 3 显示了 LC 和 RC 梯形滤波器的类型。

图 3-多结滤波器：a) L 形 LC，b) U 形 LC，c) RC 滤波器

稳压器设计用于在市电电压波动和负载消耗的电流变化期间稳定负载的恒定电压（电流）。

稳压器分为电压稳流器和电流稳压器，以及参数稳压器和补偿稳压器。输出电压的稳定性由稳定系数 Kst 来评估。

参数稳定器基于使用具有非线性特性的元件 - 半导体齐纳二极管。齐纳二极管的电压几乎恒定，通过器件的反向电流发生显着变化。

参量稳压电路如图4所示，输入电压UBX分配在限流电阻Rlim和并联的齐纳二极管VD与负载电阻Rn之间。

图 4 — 参数稳定器

随着输入电压的增加，通过稳压二极管的电流会增加，这意味着通过限流电阻的电流会增加，其两端会产生较大的压降，而负载电压将保持不变。

参数稳定器具有 20-50 数量级的 Kst。这种稳压器的缺点是稳定电流小，效率低。

参数稳定器用作辅助电压源，以及在负载电流较小（不超过数百毫安）时使用。

补偿稳压器使用晶体管的可变电阻作为限流电阻。随着输入电压的增加，晶体管的电阻也增加，相应地，随着电压的降低，电阻减小。在这种情况下，负载中的电压保持不变。

晶体管的稳压电路如图5所示。调节输出电压URn的原理是基于调节晶体管VT1的电导率的变化。

图 5——补偿稳压器示意图

三极管VT2上装有电压比较电路和直流放大器。测量电路R3、R4、R5包含在其基极电路中，参考电压源R1VD包含在发射极电路中。

例如，随着输入电压的增加，输出也随之增加，从而导致三极管VT2的基极电压升高，而同时发射极VT2的电位保持不变。这将导致基极电流增加，从而导致三极管VT2的集电极电流增加——三极管VT1的基极电位将降低，三极管将关闭并在其上产生较大的电压降，输出电压将保持不变。

今天，稳定器以集成电路的形式生产。开启集成稳定器的典型方案如图 6 所示。

图 6——开启内置稳压器的典型示意图

稳定器微电路输出的名称：«IN» — 输入，«OUT» — 输出，«GND» — 公共（外壳）。如果稳定器是可调的，则有一个输出«ADJ» — 调整。

稳压器的选择取决于输出电压值、最大负载电流和输入电压的变化范围。