电源滤波器

各种电子设备需要电压源来为直流设备供电。输出电压 整流器 有脉动的外观。您可以在其中选择电压的平均或直流分量以及称为纹波电压或输出电压纹波的可变分量。

因此，纹波决定了输出电压的瞬时值与平均值的偏差，可以是正值也可以是负值。电压由两个因素表征：波的频率和幅度。在整流器中，纹波频率与输入电压的频率相同（在半波整流器中）或两倍（在全波整流器中）。

在半波整流器中，仅使用输入电压的一个半波来获得输出电压，输出电压为单向半波形式，跟随输入电压的频率。

在全波整流器（零点整流器和桥式整流器）中，输出电压的半波由输入电压的每个半波形成。因此，这里的波频率是那里的两倍 网络频率…如果网络中的电流频率为 50 Hz，则半波整流器中的波频率将相同，而全波整流器中的波频率为 100 Hz。

必须知道整流器输出电压纹波的幅度。确定安装在发射中压分量的整流器输出端的滤波器的效率。这个幅度通常用纹波系数（Erms）来表征，它被定义为输出电压可变分量的有效值与其平均值（Edc）的比值：

r = 有效值/Edc

纹波系数越低，滤波器的效率越高。以百分比表示的纹波系数在实践中也经常使用：

(Erms /Edc)x100%。

低通滤波器通常用于电源。这些滤波器从输入端传递到输出端，几乎没有衰减或衰减，频率低于滤波器截止频率的信号，所有更高的频率实际上都不会传输到滤波器的输出端。

过滤器是可执行的 电阻器, 电感器 和 电容器… 在电源中使用滤波器旨在平滑整流器输出电压纹波并隔离电压的直流分量。

电源设备中使用的滤波器分为两种主要类型：

• 带电容输入的滤波器，

• 电感输入滤波器。

滤芯夹杂物的不同组合使用，有不同的名称（U型滤芯、L型滤芯等）。主滤波器类型由直接安装在整流器输出端的滤芯决定。

在图。图 1a 和 1b 显示了过滤器的主要类型。在其中的第一个中，滤波电容器连接到整流器的输出并分流负载。通过滤波电容，整流器交流分量的主要部分被关闭。在第二种情况下，滤波扼流圈连接到整流器的输出端，与负载形成串联电路，并防止该串联电路中的电流发生任何变化。

米。 1个

容性输入滤波器提供比感性输入滤波器更高的输出电压电平，而感性输入滤波器更好地降低电压纹波。因此，建议在需要更高电源电压时使用电容输入滤波器，而在需要更好的直流输出质量时使用电感输入滤波器。

电容输入滤波器

在考虑复杂滤波器的操作之前，有必要了解图 1 所示的最简单的电容滤波器的操作。 2a.无滤波整流器的输出电压在图 5 中的显示 yo 上。 2b，并在过滤器的存在 - 在图。 2c.在没有滤波电容的情况下，Rl 中的电压具有脉动特性。这个电压的平均值就是整流器的输出电压。

米。 2个

在有滤波电容的情况下，电流的主要部分交流分量通过电容闭合，旁路负载Rl...随着输出电压前半波的出现 滤波电容将开始充电 为正极，其上的电压会随着整流器的输出电压而变化，在半个半周期结束时达到最大值。

此外，变压器次级电压下降，电容器开始通过 R1 放电，使负载中的正电压和电流保持在比没有滤波器时更高的水平。

在电容器完全放电之前，会出现第二个正电压半波，再次将电容器充电至最大值。一旦次级绕组电压开始下降，电容器将再次开始向负载放电。以后电容器的充放电循环每半个周期交替一次，

电容器的充电电流流过变压器的次级绕组和这半个周期对应的一对整流二极管，电容器的放电电流通过负载Rl...闭合时电容器的电抗与 Rl 相比，网络频率较小。因此，电流的可变分量主要流经滤波电容，实际流经Rl 特区.

电感输入滤波器

考虑电感输入滤波器或 L 形 LC 滤波器。其包含在整流器中和输出电压波形如图3所示。

米。 3个

串行连接 滤波扼流圈 (L)带负载抑制电流变化的电路。这里的输出电压小于电容输入滤波器，因为扼流圈与负载和滤波电容器并联连接形成的阻抗形成串联连接。这种连接可以很好地平滑作用在滤波器输入端的电压波，从而提高恒定输出电压的质量，尽管它会降低其值。

整流器输出电压的交流分量几乎与扼流圈电感完全隔离，中间分量是电源输出电压。扼流圈的存在导致这里的整流器二极管的导通状态的持续时间与具有电容滤波器的整流器不同，等于周期的一半。

扼流圈电抗(L)降低了纹波电压的值，因为它可以防止整流器输出电压大于负载电压时扼流圈电流增加，也可以防止整流器输出电压小于负载时电流减小高于平均值。因此，在运行期间负载中的电流实际上是恒定的，波电压不依赖于负载电流。

多段式电感电容滤波器

串联多个滤波器可以提高输出电压的滤波质量。在图。图 4 显示了一个两级 LC 滤波器，粗略地显示了滤波器上不同点相对于公共点的电压波形。

米。 4个

虽然这里显示了两个串联连接的 LC 滤波器，但可以增加连接数。增加连接数会导致纹波减少（当需要在输出电压中获得最小纹波时，恰好使用具有许多连接的滤波器），但这会降低具有此类滤波器的稳定器的稳定性。此外，连接数的增加导致与电源串联的电阻增加，从而导致输出电压随负载电流变化的变化幅度增大。

U型过滤器

在图。图 5 显示了一个 U 形滤波器，之所以这样命名是因为它的图形表示类似于字母 P。它是电容性和 L 形 LC 滤波器的组合。

米。 5个

连接到滤波器输出的电阻器 R 几乎总是存在于电源中并且是可选的 负载电阻……它的目的是双重的。

首先，它在电源电压中断时为电容器提供放电路径，从而防止维修人员触电的可能性。

其次，即使在外部负载关闭时，它也会在电源上提供额外的负载，从而稳定输出电压电平。该电阻器也可以用作元件 电阻分压器 额外的输出。

U型滤波器是电容输入辅以L型接法的滤波器。主要滤波作用由电容C1完成，电容C1通过导通二极管充电，通过L和R放电……与传统的电容输入滤波器一样，电容的充电时间明显短于放电时间.

扼流圈 L 平滑流过电容器 C2 的电流纹波，提供额外的滤波。电容器 C2 两端的电压是输出电压。虽然它的值比用传统的电容滤波器供电时略小，但输出电压的纹波却大大降低了。

即使我们假设电容器 C1 通过整流器的导通二极管充电到输入交流电压的幅度值，然后通过 R 放电，电容器 C2 的电压将小于 C1 的电压，因为扼流圈 L 可防止负载电流发生任何变化，位于电容器 C1 的放电电路中，并与 C2 和 R 一起构成分压器。

电容器C1和C2的充电电流通过变压器的次级绕组和整流器的导通二极管。此外，当 C2 充电时，该电流流过扼流圈 L... 电容器 C1 通过串联连接的 L 和 R 放电，而 C2 仅通过电阻 R 放电。输入电容器 C1 的放电速率取决于电阻值R。

电容的放电时间常数与R值成正比……如果R值高，则电容放电少，输出电压高。在较低的 R 值下，放电速率增加，输出电压将降低，因为降低 R 意味着增加电容器的放电电流。因此，电容器放电时间常数越小，输出电压的平均值就越低。

U型C-RC滤波器

与刚刚在 U 形 C-RB C 滤波器中讨论的滤波器不同，电阻 R 连接在两个电容器之间而不是扼流圈。 1 如图所示。 6.

主要差异和滤波器性能由不同的扼流圈响应和交流电阻决定。在前面的例子中，电感L和电容C2的电抗使得由它们形成的分压器提供相对更好的输出电压平滑。

在图。 6、整流后电流的直流分量和交流分量均通过R1。由于来自直流分量的 R1 两端的电压降，输出电压降低并且电流越大，该电压降就越大。因此，C-RC 滤波器只能用于低负载电流。与感容滤波器的情况一样，可以使用滤波器电路的多级连接。

米。 6个

在任何情况下选择滤波器都不是一个简单的问题，但无论如何您都需要了解它们的用途和工作原理，因为它们在很大程度上决定了电源的正确运行。