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其他滤波电路设计与优化

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:图10.3.7单相桥式整流电感滤波电路电感的基本性质是当流过它的电流变化时,电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。图10.3.8复式滤波电路思考题10.3.1在单相桥式整流电容滤波电路中,若有一只二极管断路,则输出电压平均值是否为正常时的一半?习题10.3.1分别判断图题10.3.1所示各电路能否作为滤波电路,简述理由。

其他滤波电路设计与优化

10.3.2.1 电感滤波电路

在大电流负载情况下,由于负载电阻R很小,若采用电容滤波电路,则电容容量势必很大,而且整流二极管的冲击电流也非常大,这就使得整流管和电容器的选择变得很困难,甚至不太可能,在此情况下应当采用电感滤波。在整流电路与负载电阻之间串联一个电感线圈L就构成了电感滤波电路,如图10.3.7所示。由于电感线圈的电感量要足够大,所以一般需要采用有铁心的线圈。

图10.3.7 单相桥式整流电感滤波电路

电感的基本性质是当流过它的电流变化时,电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时,电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反,阻止电流的增加,同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中;当通过电感线圈的电流减小时,自感电动势与电流方向相同,阻止电流的减小,同时释放出存储的能量,以补偿电流的减小。因此,经电感滤波后,不但负载电流及电压的脉动减小、波形变得平滑,而且整流二极管的导通角增大。

整流电路输出电压可分解为两部分:一部分为直流分量,它就是整流电路输出电压的平均值UO(AV),对于全波整流电路,其值约为0.9U2;另一部分为交流分量ud;如图10.3.7所标注。电感线圈对直流分量呈现的电抗很小,就是线圈本身的电阻R;而对交流分量呈现的电抗为ωL。所以若二极管的导通角近似为π,则电感滤波后的输出电压平均值为

输出电压的交流分量为

从式(10.3.5)可以看出,电感滤波电路输出电压平均值小于整流电路输出电压平均值,在线圈电阻可忽略的情况下,UO(AV)≈ 0.9U2。从式(10.3.6)可以看出,在电感线圈不变的情况下,负载电阻愈小(即负载电流愈大),输出电压的交流分量愈小,脉动愈小。注意,只有在RL远远小于ωL时,才能获得较好的滤波效果。显然,L愈大,滤波效果愈好。

另外,由于滤波电感电动势的作用,可以使二极管的导通角等于π,减小了二极管的冲击电流,平滑了流过二极管的电流,从而延长了整流二极管的寿命。(www.xing528.com)

10.3.2.2 复式滤波电路

当单独使用电容或电感进行滤波效果仍不理想时,可采用复式滤波电路。电容和电感是基本的滤波元件,利用它们对直流量和交流量呈现不同电抗的特点,只要合理地接入电路都可以达到滤波的目的。图10.3.8(a)所示为LC滤波电路,图(b)、(c)所示为两种π形滤波电路。读者可根据上面的分析方法分析它们的工作原理。

图10.3.8 复式滤波电路

思考题

10.3.1 在单相桥式整流电容滤波电路中,若有一只二极管断路,则输出电压平均值是否为正常时的一半?为什么?

10.3.2 为什么用电容滤波要将电容与负载电阻并联,而用电感滤波要将电感与负载电阻串联?

习 题

10.3.1 分别判断图题10.3.1所示各电路能否作为滤波电路,简述理由。

题图10.3.1

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