整流威廉希尔官方网站
的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流威廉希尔官方网站
的输出，与直流相差很大，波形中 含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波威廉希尔官方网站
来滤除整流威廉希尔官方网站
输出电压中的 脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波威廉希尔官方网站
有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤 波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量
半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流威廉希尔官方网站
采用C型滤波威廉希尔官方网站
后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)
电阻滤波威廉希尔官方网站
RC-π型滤波威廉希尔官方网站
，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波威廉希尔官方网站
组成的。如图1(B)RC滤波威廉希尔官方网站
。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输 出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。
由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤 波效果就越好。而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不 现实。这种威廉希尔官方网站
一般用于负载电流比较小的场合.
电感滤波威廉希尔官方网站
根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波威廉希尔官方网站
的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C并联在负载 两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。
|
（A）电容滤波 （B） C-R-C或RC-π型电阻滤波 脉动系数S=(1/ωC2R')S' |
（C） L-C电感滤波 （D） π型滤波或叫C-L-C滤波 图1 无源滤波威廉希尔官方网站
的基本形式 |
|
|
并联的电容器C在输入电压升高时，给电容器充电，可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时，电容两端电压以指数规律放电，就可以把存储的能量释放 出来。经过滤波威廉希尔官方网站
向负载放电，负载上得到的输出电压就比较平滑，起到了平波作用。若采用电感滤波，当输入电压增高时，与负载串联的电感L中的电流增加， 因此电感L将存储部分磁场能量，当电流减小时，又将能量释放出来，使负载电流变得平滑，因此，电感L也有平波作用。
利用储能元件电感器L的电流不能突变的特点，在整流威廉希尔官方网站
的负载回路中串联一个电感，使输出电流波形较为平滑。因为电感对直流的阻抗小，交流的阻抗大，因此 能够得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺点是体积大,成本高.
桥式整流电感滤波威廉希尔官方网站
如图2所示。电感滤波的波形图如图2所示。根据电感的特点，当输出电流发生变化时，L中将感应出一个反电势，使整流管的导电角 增大，其方向将阻止电流发生变化。
图2电感滤波威廉希尔官方网站
在桥式整流威廉希尔官方网站
中，当u2正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后u2不到90°。当u2超过90°后开始下降，电感上的反电势有助于D1、D3继 续导电。当u2处于负半周时，D2、D4导电，变压器副边电压全部加到D1、D3两端，致使D1、D3反偏而截止，此时，电感中的电流将经由D2、D4提 供。由于桥式威廉希尔官方网站
的对称性和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导电角θ都是180°，这一点与电容滤波威廉希尔官方网站
不同。
图3电感滤波威廉希尔官方网站
波形图
已知桥式整流威廉希尔官方网站
二极管的导通角是180°，整流输出电压是半个半个正弦波，其平均值约为 。电感滤波威廉希尔官方网站
，二极管的导通角也是180°，当忽略电感器L的电阻时，负载上输出的电压平均值也是 。如果考虑滤波电感的直流电阻R，则电感滤波威廉希尔官方网站
输出的电压平均值为
要注意电感滤波威廉希尔官方网站
的电流必须要足够大，即RL不能太大，应满足wL>>RL，此时IO（AV）可用下式计算
由于电感的直流电阻小，交流阻抗很大，因此直流分量经过电感后的损失很小，但是对于交流分量，在wL和 上分压后，很大一部分交流分量降落在电感上，因而降低了输出电压中的脉动成分。电感L愈大，RL愈小，则滤波效果愈好，所以电感滤波适用于负载电流比较大 且变化比较大的场合。采用电感滤波以后，延长了整流管的导电角，从而避免了过大的冲击电流。
电容滤波原理详解
1．空载时的情况
当威廉希尔官方网站
采用电容滤波，输出端空载，如图4(a)所示，设初始时电容电压uC为零。接入电源后，当u2在正半周时，通过D1、D3向电容器C充电；当 在u2的负半周时，通过D2、D4向电容器C充电，充电时间常数为
（a）威廉希尔官方网站
图 （b）波形图
图4 空载时桥式整流电容滤波威廉希尔官方网站
式中 包括变压器副边绕组的直流电阻和二极管的正向导通电阻。由于 一般很小，电容器很快就充到交流电压u2的最大值 ，如波形图2（b） 的时刻。此后，u2开始下降，由于威廉希尔官方网站
输出端没接负载，电容器没有放电回路，所以电容电压值uC不变，此时，uC＞u2，二极管两端承受反向电压，处于截 止状态，威廉希尔官方网站
的输出电压 ，电 路输出维持一个恒定值。实际上威廉希尔官方网站
总要带一定的负载，有负载的情况如下。
2．带载时的情况
图5给出了电容滤波威廉希尔官方网站
在带电阻负载后的工作情况。接通交流电源后，二极管导通，整流电源同时向电容充电和向负载提供电流,输出电压的波形是正弦 形。在 时刻，即达到u2 90°峰值时，u2开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。
先设达到90°后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是90°后指数规律下降的速率快，而正弦波下降 的速率小，所以超过90°以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着u2的下降，正弦波的下降速率越来越快，uC 的下降速率越来越慢。所以在超过90°后的某一点，例如图5(b)中的t2时刻，二极管开始承受反向电压，二极管关断。此后只有电容器C向负载以指数规律 放电的形式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，u2再次超过uC，如图5(b)中的t3时刻，二极管重又导电。
以上过程电容器的放电时间常数为
电容滤波一般负载电流较小，可以满足td较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数S小，输出平均电压UO(AV)大，具有 较好的滤波特性。
（a）威廉希尔官方网站
图 （b）波形图
图5带载时桥式整流滤波威廉希尔官方网站
以上滤波威廉希尔官方网站
都有一个共性,那就是需要很大的电容容量才能满足要求,这样一来大容量电容在加电瞬间很有很大的短路电流,这个电流对整流二极管,变压器冲击 很大,所以现在一般的做法是在整流前加一的 功率型NTC热敏电阻来维持平 衡,因NTC热敏电阻在常温下电阻很大,加电后随着温度升高，电阻阻值迅速减小,这个威廉希尔官方网站
叫软起动威廉希尔官方网站
。这种威廉希尔官方网站
缺点是：断电后，在热时间常数内， NTC热敏电阻没有恢复到零功率电阻值，所以不宜频繁的开启。
为什么整流后加上滤波电容在不带负载时电压为何升高？这是因为加上滤波测得的电压是含有脉动成分的峰值电压，加上负载后就是平均值，计算：峰值电 压=1.414×理论输出电压
有源滤波-电子威廉希尔官方网站
滤波
电阻滤波本身有很多矛盾,电感滤波成本又高,故一般线路常采用有源滤波威廉希尔官方网站
,威廉希尔官方网站
如图6。它是由C1、R、C2组成的π型RC滤波威廉希尔官方网站
与有源器件晶 体管T组成的射极输出器连接而成的威廉希尔官方网站
。由图6可知，流过R的电流IR=IE／(1+β)=IRL／(1+β)。流过电阻R的电流仅为负载电流的 1/(1+β)．所以可以采用较大的R，与C2配合以获得较好的滤波效果，以使C2两端的电压的脉动成分减小，输出电压和C2两端的电压基本相等，因此输 出电压的脉动成分也得到了削减。
从RL负载电阻两端看，基极回路的滤波元件R、C2折合到射极回路，相当于R减小了(1+β)倍，而C2增大了(1+β)倍。这样所需的电容 C2只是一般RCπ型滤波器所需电容的1／β，比如晶体管的直流放大系数β=50，如果用一般RCπ型滤波器所需电容容量为1000μF，如采用电子滤波 器，那么电容只需要20μF就满足要求了。采用此威廉希尔官方网站
可以选择较大的电阻和较小的电容而达到同样的滤波效果，因此被广泛地用于一些小型电子设备的电源之 中。
举报
