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整流滤波电路基础知识 (二)

2020.10.13
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

整流二极管 D1 和 D2 承受的反向峰值电压为: 

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桥式整流电路每个整流二极管上流过的电流是负载电流的一半,与全波整流相同。

 

通常情况下桥式整流电路都简化成图 2-3-17 的形式。 

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(4)倍压整流电路

 

前面介绍的三种整流电路输出电压都小于输入交流电压的有效值,如果需要输出电压大于输入交流电压有效值时可以采用倍压电路,见图 2-3-18。由图 2-3-19 可知,在电源的正半周,变压器 B1 次级上端为正下端为负,D1 导通,D2 截止,C1 通过 D1 充电,充电后 C1 两端电压接近 B1 次级电压峰值,方向为左端正右端负;由图 2-3-20 可知,在电源的负半周,变压器 B1 次级上端为负下端为正,D1 截止,D2 导通,C2 通过 D1 充电,充电后 C2 两端电压接近 C1 两端电压与 B1 次级电压峰值之和,方向为下端正上端负。由于负载 R1 与 C1 并联,当 R1 足够大时,R1 两端的电压即为接近 2 倍 B1 次级电压。 

 

二倍压整流电路还有另外一种形式的画法,见图 2-3-21,其原理与图 2-3-18 完全一致,只是表现形式不一样。 

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二倍压电路还可以很容易的扩展为 n 倍压电路,具体电路见图 2-3-22。 

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03滤波电路

 

交流电经过整流后得到的是脉动直流,这样的直流电源由于所含交流纹波很大,不能直接用作电子电路的电源。滤波电路可以大大降低这种交流纹波成份,让整流后的电压波形变得比较平滑。 

 

(1)电容滤波电路

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电容滤波电路图见图 2-3-23,电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的上升段,电容 C1 充电,由于充电时间常数很小,所以充电速度很快;在脉动直流波形的下降段,电容 C1 放电,由于放电时间常数很大,所以放电速度很慢。在 C1 还没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容 C1 的反复充放电实现了滤波作用。滤波电容 C1 两端的电压波形见图 2-3-24(b)。

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选择滤波电容时需要满足下式的条件: 

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(2)电感滤波电路

 

电感滤波电路图见图 2-3-26。电感滤波电路是利用电感对脉动直流的反向电动势来达到滤波的作用,电感量越大滤波效果越好。电感滤波电路带负载能力比较好,多用于负载电流很大的场合。 

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(3)RC 滤波电路

 

使用两个电容和一个电阻组成 RC 滤波电路,又称π型 RC 滤波电路。见图 2-3-27 所示。这种滤波电路由于增加了一个电阻 R1,使交流纹波都分担在 R1 上。R1 和 C2 越大滤波效果越好,但 R1 过大又会造成压降过大,减小了输出电压。一般 R1 应远小于 R2。

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(4)LC 滤波电路

 

与 RC 滤波电路相对的还有一种 LC 滤波电路,这种滤波电路综合了电容滤波电路纹波小和电感滤波电路带负载能力强的优点。其电路图见图 2-3-28。 

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(5)有源滤波电路

 

当对滤波效果要求较高时,可以通过增加滤波电容的容量来提高滤波效果。但是受电容体积限制,又不可能无限制增大滤波电容的容量,这时可以使用有源滤波电路。其电路形式见图 2-3-29,其中电阻 R1 是三极管 T1 的基极偏流电阻,电容 C1 是三极管 T1 的基极滤波电容,电阻 R2 是负载。这个电路实际上是通过三极管 T1 的放大作用,将 C1 的容量放大β倍,即相当于接入一个(β+1)C1 的电容进行滤波。 

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图 2-3-29 中,C1 可选择几十微法到几百微法;R1 可选择几百欧到几千欧,具体取值可根据 T1 的β值确定,β值高,R 可取值稍大,只要保证 T1 的集电极-发射极电压(UCE)大于 1.5V 即可。T1 选择时要注意耗散功率 PCM 必须大于 UCEI,如果工作时发热较大则需要增加散热片。

 

有源滤波电路属于二次滤波电路,前级应有电容滤波等滤波电路,否则无法正常工作。 

 

04整流滤波电路总结

 

(1)常用整流电路性能对照 

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注:U 为负载两端电压值;I 为负载上电流值;e 为整流二极管压降,一般取 0.7V。 

 

(2)常用无源滤波电路性能对照 

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(3)电容滤波电路输出电流大小与滤波电容量的关系 

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(4)常用整流滤波电路计算表

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