电子工程世界TB|你知道滤波器电路是如何工作的吗

在整流电路输出的电压是单向脉动性电压，不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压进行滤波，消除电压中的交流成分，成为直流电后给电子电路使用。
在滤波电路中，主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件，如：电容器、电感器。本文对各种形式的滤波电路进行了分析与整理。
滤波电路主要有下列几种：
电容滤波电路，最基本的滤波电路；
π型RC滤波电路；
π型LC滤波电路；
电子滤波器电路。
滤波原理
01单向脉动性直流电压的特点
如图1(a)所示，是单向脉动性直流电压波形。从图中可以看出，电压的方向性无论在何时都是一致的，但在电压幅度上是波动的，就是在时间轴上，电压呈现出周期性的变化，所以是脉动性的。

本文插图

但根据波形分解原理可知，这一电压可以分解一个直流电压和一组频率不同的交流电压，如图1(b)所示。在图1(b)中，虚线部分是单向脉动性直流电压Uo中的直流成分，实线部分是Uo中的交流成分。
02电容滤波原理
根据上文的分析，单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。
在电源电路的滤波电路中，利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性，或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。图2所示是电容滤波原理图。

本文插图

图2(a)为整流电路的输出电路。交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电，即电路中的Uo 。
图2(b)为电容滤波电路。由于电容C1对直流电相当于开路，这样整流电路输出的直流电压不能通过C1到地，只有加到负载RL上。对于整流电路输出的交流成分，因C1容量较大，容抗较小，交流成分通过C1流到地端，而不能加到负载RL 。这样，通过电容C1的滤波，从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压+U 。滤波电容C1的容量越大，对交流成分的容抗越小，使残留在负载RL上的交流成分越小，滤波效果就越好。
03电感滤波原理
图3所示是电感滤波原理图。由于电感L1对直流电相当于通路，这样整流电路输出的直流电压直接加到负载RL上。
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本文插图

对于整流电路输出的交流成分，因L1电感量较大，感抗较大，对交流成分产生很大的阻碍作用，阻止了交流电通过L1加到负载RL上。这样，通过电感L1的滤波，从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压+U 。滤波电感L1的电感量越大，对交流成分的感抗越大，使残留在负载RL上的交流成分越小，滤波效果就越好，但直流电阻也会增大。
π型RC滤波电路
图4所示是π型RC滤波电路。电路中的C1、C2和C3是3只滤波电容， R1和R2是滤波电阻， C1、R1 和C2构成第一节π型的RC滤波电路， C2、R2和C3构成第二节π型RC滤波电路。由于这种滤波电路的形式如同希腊字母π和采用了电阻器、电容器，所以称为π型RC滤波电路。

本文插图

π型RC滤波电路原理如下：
该电路的滤波原理是：从整流电路输出的电压首先经过C1的滤波，将大部分的交流成分滤除，然后再加到由R1和C2构成的滤波电路中。 C2的容抗与R1构成一个分压电路，因C2的容抗很小，所以对交流成分的分压衰减量很大，达到滤波目的。对于直流电而言，由于C2具有隔直作用，所以R1和C2分压电路对直流不存在分压衰减的作用，这样直流电压通过R1输出。

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