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淺析大功率直流電源濾波電路及電子濾波器原理

整流電路是將交流電力轉(zhuǎn)換為大電力直流電源的電路,但由于其輸出的大電力直流電源的脈動成分大,一般電子設(shè)備所需的大電力直流源的脈動系數(shù)小于0.01,因此整流輸出的電壓必須采取一定的措施。
一般的濾波電路,其要盡量降低輸出電壓中的脈動成分,并且盡量保存輸出電壓中的直流,有無源濾波和有源濾波兩種。 無源濾波的主要形式是電容濾波、感應(yīng)濾波、復(fù)式濾波(包括倒l型、LC濾波、LC型濾波、RC型濾波等)。 有源濾波的主要形式是有源RC濾波器,也被稱為電子濾波器。
大功率直流電源中的波動成分的大小用波動系數(shù)表示,該值越大,濾波器的濾波效果越差。 脈動系數(shù)(S)=輸出電壓交流成分的基波最大值/輸出電壓的直流成分半波整流輸出電壓的脈動系數(shù)為S=1.57,全波整流和橋整流的輸出電壓的脈動系數(shù)為SO.67。
全波橋整流電路采用c型濾波電路時,其脈動系數(shù)S=1/(4(RLC/T-1 )。 (t是整流輸出的直流紋波電壓的周期。 的RC-型濾波電路,實質(zhì)上除了電容濾波以外,還增加了1級RC濾波電路而構(gòu)成。 加上點線框的1段RC濾波電路。 當(dāng)用s表示C1兩端電壓的脈動系數(shù)時,輸出電壓兩端的脈動系數(shù)S=(1/C2R)S。 可發(fā)現(xiàn),當(dāng)值恒定時,r越大,C2越大,則脈動系數(shù)越小,即,濾波器效果越好。 另一方面,r的值變大時,電阻上的直流電壓降變大,大電力直流電源的內(nèi)部損耗變大C2的容量變大時,電容器的體積和重量變大,實現(xiàn)也是不現(xiàn)實的。 為了解決這種矛盾,多采用有源濾波器電路,也被稱為電子濾波器。
連接了由C1、r、C2構(gòu)成的型RC濾波器電路和由作為有源元件的晶體管t構(gòu)成的發(fā)射極輸出器的電路。 從圖2可以看出,流過r的電流IR=IE/(1 )=IRL/(1 )。 由于流過電阻r的電流僅為負載電流的1/(1 ),所以采用大的r,與C2結(jié)合得到良好的濾波效果,減小C2兩端的電壓脈動(651~246 ),輸出電壓與C2兩端的電壓大致相等,因此輸出電壓的脈動效果從可以獲得的RL負載電阻的兩端看,相當(dāng)于基極電路的濾波元件r、C2換算成發(fā)射極電路,r減少到(1 )倍,C2增加到(1 )倍。
這樣,必要的電容C2是一般的RC型濾波器所需要的電容的1/,例如晶體管的直流放大率=50,一般的RC型濾波器所需要的電容為1000F,當(dāng)使用電子濾波器時,電容為20F即可。 通過采用該電路,可選擇大的電阻和小的電容以實現(xiàn)相同的濾波器效果,并且已廣泛應(yīng)用于小型電子設(shè)備的電源。
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