電源濾波器

各種電子設備需要電壓源來為直流設備供電。輸出電壓 整流器 有脈動的外觀。您可以在其中選擇電壓的平均或直流分量以及稱為紋波電壓或輸出電壓紋波的可變分量。

因此，紋波決定了輸出電壓的瞬時值與平均值的偏差，可以是正值也可以是負值。電壓由兩個因素表徵：波的頻率和幅度。在整流器中，紋波頻率與輸入電壓的頻率相同（在半波整流器中）或兩倍（在全波整流器中）。

在半波整流器中，僅使用輸入電壓的一個半波來獲得輸出電壓，輸出電壓為單向半波形式，跟隨輸入電壓的頻率。

在全波整流器（零點整流器和橋式整流器）中，輸出電壓的半波由輸入電壓的每個半波形成。因此，這裡的波頻率是那裡的兩倍 網絡頻率…如果網絡中的電流頻率為 50 Hz，則半波整流器中的波頻率將相同，而全波整流器中的波頻率為 100 Hz。

必須知道整流器輸出電壓紋波的幅度。確定安裝在發射中壓分量的整流器輸出端的濾波器的效率。這個幅度通常用紋波係數（Erms）來表徵，它被定義為輸出電壓可變分量的有效值與其平均值（Edc）的比值：

r = 有效值/Edc

紋波係數越低，濾波器的效率越高。以百分比表示的紋波係數在實踐中也經常使用：

(Erms /Edc)x100%。

低通濾波器通常用於電源。這些濾波器從輸入端傳遞到輸出端，幾乎沒有衰減或衰減，頻率低於濾波器截止頻率的信號，所有更高的頻率實際上都不會傳輸到濾波器的輸出端。

過濾器是可執行的 電阻器, 電感器 和 電容器… 在電源中使用濾波器旨在平滑整流器輸出電壓紋波並隔離電壓的直流分量。

電源設備中使用的濾波器分為兩種主要類型：

• 帶電容輸入的濾波器，

• 電感輸入濾波器。

濾芯夾雜物的不同組合使用，有不同的名稱（U型濾芯、L型濾芯等）。主濾波器類型由直接安裝在整流器輸出端的濾芯決定。

在圖。圖 1a 和 1b 顯示了過濾器的主要類型。在其中的第一個中，濾波電容器連接到整流器的輸出並分流負載。通過濾波電容，整流器交流分量的主要部分被關閉。在第二種情況下，濾波扼流圈連接到整流器的輸出端，與負載形成串聯電路，並防止該串聯電路中的電流發生任何變化。

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容性輸入濾波器提供比感性輸入濾波器更高的輸出電壓電平，而感性輸入濾波器更好地降低電壓紋波。因此，當需要更高的電源電壓時，建議使用電容輸入濾波器，而當需要更好的直流輸出質量時，建議使用電感輸入濾波器。

電容輸入濾波器

在考慮複雜濾波器的操作之前，有必要了解圖 1 所示的最簡單的電容濾波器的操作。 2a.無濾波器整流器的輸出電壓在圖 5 中的顯示 yo 上顯示。 2b，並在過濾器的存在 - 在圖。 2c.在沒有濾波電容的情況下，Rl 中的電壓具有脈動特性。這個電壓的平均值就是整流器的輸出電壓。

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在有濾波電容的情況下，電流的主要部分交流分量通過電容閉合，旁路負載Rl...隨著輸出電壓前半波的出現 濾波電容將開始充電 為正極，其上的電壓會隨著整流器的輸出電壓而變化，在半個半週期結束時達到最大值。

此外，變壓器次級電壓下降，電容器開始通過 R1 放電，使負載中的正電壓和電流保持在比沒有濾波器時更高的水平。

在電容器完全放電之前，會出現第二個正電壓半波，再次將電容器充電至最大值。一旦次級繞組電壓開始下降，電容器將再次開始向負載放電。以後電容器的充放電循環每半個週期交替一次，

電容器的充電電流流過變壓器的次級繞組和這半個週期對應的一對整流二極管，電容器的放電電流通過負載Rl...閉合時電容器的電抗與 Rl 相比，網絡頻率較小。因此，電流的可變分量主要流經濾波電容，實際流經Rl 特區.

電感輸入濾波器

考慮電感輸入濾波器或 L 形 LC 濾波器。其包含在整流器中和輸出電壓波形如圖3所示。

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串行連接 濾波扼流圈 (L)帶負載抑制電流變化的電路。這裡的輸出電壓小於電容輸入濾波器，因為扼流圈與負載和濾波電容器並聯連接形成的阻抗形成串聯連接。這種連接可以很好地平滑作用在濾波器輸入端的電壓波，從而提高恆定輸出電壓的質量，儘管它會降低其值。

整流器輸出電壓的交流分量幾乎與扼流圈電感完全隔離，中間分量是電源輸出電壓。扼流圈的存在導致這裡的整流器二極管的導通狀態的持續時間與具有電容濾波器的整流器不同，等於週期的一半。

扼流圈電抗(L)降低了紋波電壓的值，因為它可以防止整流器輸出電壓大於負載電壓時扼流圈電流增加，也可以防止整流器輸出電壓小於負載時電流減小高於平均值。因此，在運行期間負載中的電流實際上是恆定的，波電壓不依賴於負載電流。

多段式電感電容濾波器

串聯多個濾波器可以提高輸出電壓的濾波質量。在圖。圖 4 顯示了一個兩級 LC 濾波器，粗略地顯示了濾波器上不同點相對於公共點的電壓波形。

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雖然這裡顯示了兩個串聯連接的 LC 濾波器，但可以增加連接數。增加連接數會導致紋波減少（當需要在輸出電壓中獲得最小紋波時，恰好使用具有許多連接的濾波器），但這會降低具有此類濾波器的穩定器的穩定性。此外，連接數的增加導致與電源串聯的電阻增加，從而導致輸出電壓隨負載電流變化的變化幅度增大。

U型過濾器

在圖。圖 5 顯示了一個 U 形濾波器，之所以這樣命名是因為它的圖形表示類似於字母 P。它是電容性和 L 形 LC 濾波器的組合。

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連接到濾波器輸出的電阻器 R 幾乎總是存在於電源中並且是可選的 負載電阻……它的目的是雙重的。

首先，它在電源電壓中斷時為電容器提供放電路徑，從而防止維修人員觸電的可能性。

其次，即使在外部負載關閉時，它也會在電源上提供額外的負載，從而穩定輸出電壓電平。該電阻器也可以用作元件 電阻分壓器 額外的輸出。

U型濾波器是電容輸入輔以L型接法的濾波器。主要濾波作用由電容C1完成，電容C1通過導通二極管充電，通過L和R放電……與傳統的電容輸入濾波器一樣，電容的充電時間明顯短於放電時間.

扼流圈 L 平滑流過電容器 C2 的電流紋波，提供額外的濾波。電容器 C2 兩端的電壓是輸出電壓。雖然它的值比用傳統的電容濾波器供電時略小，但輸出電壓的紋波卻大大降低了。

即使我們假設電容器 C1 通過整流器的導通二極管充電到輸入交流電壓的幅度值，然後通過 R 放電，電容器 C2 的電壓將小於 C1 的電壓，因為扼流圈 L 可防止負載電流發生任何變化，位於電容器 C1 的放電電路中，並與 C2 和 R 一起構成分壓器。

電容器C1和C2的充電電流通過變壓器的次級繞組和整流器的導通二極管。此外，當 C2 充電時，該電流流過扼流圈 L... 電容器 C1 通過串聯連接的 L 和 R 放電，而 C2 僅通過電阻 R 放電。輸入電容器 C1 的放電速率取決於電阻值R。

電容的放電時間常數與R值成正比……如果R值高，則電容放電少，輸出電壓高。在較低的 R 值下，放電速率增加，輸出電壓將降低，因為降低 R 意味著增加電容器的放電電流。因此，電容器放電時間常數越小，輸出電壓的平均值就越低。

U型C-RC濾波器

與剛剛在 U 形 C-RB C 濾波器中討論的濾波器不同，電阻 R 連接在兩個電容器之間而不是扼流圈。 1 如圖所示。 6.

主要差異和濾波器性能由不同的扼流圈響應和交流電阻決定。在前面的例子中，電感L和電容C2的電抗使得由它們形成的分壓器提供相對更好的輸出電壓平滑。

在圖。 6、整流後電流的直流分量和交流分量均通過R1。由於來自直流分量的 R1 兩端的電壓降，輸出電壓降低並且電流越大，該電壓降就越大。因此，C-RC 濾波器只能用於低負載電流。與感容濾波器的情況一樣，可以使用濾波器電路的多級連接。

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在任何情況下選擇濾波器都不是一個簡單的問題，但無論如何您都需要了解它們的用途和工作原理，因為它們在很大程度上決定了電源的正確運行。