电源的整流滤波原理图详解（五种滤波整流电路）

五种滤波整流电路介绍一、有源滤波电路

为了提高滤波效果，解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互矛盾的问题，在RC电路中增加了有源器件-晶体管，形成了RC有源滤波电路。常见的RC有源滤波电路如图Z0716所示，它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接而成的电路。该电路的优点是：

1．滤波电阻Rb接于晶体管的基极回路，兼作偏置电阻，由于流过Rb的电流入很小，为输出电流Ie的1／（1＋β），故Rb可取较大的值（一般为几十kΩ），既使纹波得以较大的降落，又不使直流损失太大。

2．滤波电容C2接于晶体管的基极回路，便可以选取较小的电容，达到较大电容的滤波效果，也减小了电容的体积，便于小型化。如图中接于基极的电容C2折合到发射极回路就相当于（1＋β）C2的电容的滤波效果（因ie=（1+β）ib之故）。

直流输出：全桥整流后最高电压1240v（带负载时的测得的电压，不同负载的电压会可能有些增减变化），如使用超千伏以上高压，建议分组整流、滤波，然后再象接电池组一样叠加起来使用，效果很好。1、电解电容由于有正负极性,因此在电路中使用时不能颠倒联接.在电源电路中,输出正电压时电解电容的正极接电源输出端,负极接地,输出负电压时则负极接输出端,正极接地．当电源电路中的滤波电容极性接反时,因电容的滤波作用大大降低,一方面引起电源输出电压波动,另一方面又因反向通电使此时相当于一个电阻的电解电容发热．当反向电压超过某值时,电容的反向漏电电阻将变得很小,这样通电工作不久,即可使电容因过热而炸裂损坏．。由于电视高频头的调谐电路需要33v调谐电压，而高频头和cxa1019需要5v工作电压，为了降低电源对整机的干扰，采用了特制的两组独立的电源输出的变压器，次级交流输出一组为6v，另一组为28v，分别经桥式整流滤波和稳压，分别输出33v直流调谐电压和5v直流工作电压，变压器总功率为10va，6v电流设计为1.2a，约7.2w，28v电流设计为0.1a，约2.8w，从而克服了采用升压电路对整机的干扰，使宽频接收机工作更加稳定且无任何干扰声。

这种滤波电路滤波特性较好，广泛地用于一些小型电子设备之中。

二、复式滤波电路

a. 电容滤波稳压管稳压电路 b. 电感滤波稳压管稳压电路c. 电容滤波串联型稳压电路 d. 电感滤波串联型稳压电路（2）串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是（ ）。同串联谐振类似，并联谐振电路中的电压也会与电流有相同的位相，两者的不同之处仅在于串联谐振发生于电阻、电感以及电容组成的串联电路中，而并联谐振发生于并联电路中。桥式整流电路电容滤波电路电压、电流波形见图3当时：当为有限值时：通常取 rc越大越大为获得良好滤波效果，一般取：（t为输入交流电压的周期）图 3 桥式整流电路电容滤波电路电压、电流波形图2. 电感滤波电路电感滤波电路是利用储能元件电感器l的电磁感应使电流不能突变的性质，把电感l与整流电路的负载串联，也可以起到滤波的作用。

图Z0715（c）为RCπ型滤波电路，它实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。其滤波原理可以这样解释：经过电容C1滤波之后，C1两端的电压包含一个直流分量与交流分量，作为RC2滤波的输入电压。对直流分量而言，C2可视为开路，RL上的输出直流电压为：

对于交流分量而言，其输出交流电压为：

若满足条件

则有

由式可见，R愈小，输出的直流分量愈大；由式可见，RC2愈大，输出的交流分量愈小。滤波效果愈好。电磁炉电源电路图讲解所以R受两方面的制约，只能兼顾选择。这种滤波电路较单电容滤波效果好，、但也只适用于负载电流不大的场合。

三、电感滤波电路

带电感滤波的全波整流电路如图Z0713所示。滤波元件L串在整流输出与负载RL之间（电感滤波一般不与半波整流搭配）。其滤波原理可用电磁感应原理来解释。当电感中通过交变电流时，电感两端便产生出一反电势阻碍电流的变化：当电流增大时，反电势会阻碍电流的增大，并将一部分能量以磁场能量储存起来；当电流减小时，反电势会阻碍电流的减小，电感释放出储存的能量。这就大大减小了输出电流的变化，使其变得平滑，达到了滤波目的。当忽略L的直流电阻时，RL上的直流电压UL与不加滤波时负载上的电压相同，即UL=0.9U2GS0718

电感滤波原理，也可以用电感对交、直流分量感抗不同，使直流顺利通过，使交流得受阻的原理来解释。

与电容滤波相比，电感滤波有以下特点：

气体溶解度一般随压强增大而增大，压强减小而减小，气体溶解度一般随温度升高而减小，温度降低而增大。如果交流电压变化或负载变化引泡直流＋12v输出下降，则由r953和r954分压取样加到n951控制1脚的电压降低，与内部2.5v基准电压比较后，输出误差电压减小，n951的3脚电压升高，流过n950内发光管的光电流减小，n950次级光敏晶体管集射结内阻增大，nw901的4脚反馈电压升高，经pwm比较后，r-s触发器q端输出方波脉冲宽度增大，末级mosfet的导通时间延长，tw902的1-2绕组储存能量增多，＋12v电压回升到设定值。解：路面的不平度可表示为：汽车沿路面走，由于路面的不平度引起汽车垂直方向的振动，其运动微分方程为：则有系统的稳态响应为：故汽车的振幅为：最不利的行进速度为2.36试从式（2.95）（ 即 ）证明：1).无论阻尼比ξ取何值，在频率比=时，恒有2).在＜，x/a随ξ增大而减小，而在＞ ，随ξ增大而增大证明：1). 因 ，故当=时， 所以，，故无论阻尼比ξ取何值恒有2). 因故当＜时，＜0，从而随ξ增大而减小而当＞时，＞0，故 随ξ增大而增大。

2．电感滤波电路整流二极管的导通角θ=π。

一般由二极管、电阻、电容和电感等无源器件组成，向目前国内的电视机生产厂对过去设计的功率较大的电视机，在整流桥堆和滤波电容之间加一只电感（适当选取电感量），利用电感上电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动，改善供电线路电流波形的畸变，并且在电感上电压超前电流的特性也补偿滤波电容电流超前电压的特性，使功率因数、电磁兼容和电磁干扰得以改善，如图7。2)当a>60(时，ud波形每60(中有一段为零，ud波形不能出现负值3)带电阻负载时三相桥式全控整流电路a角的移相范围是120((3)晶闸管及输出整流电压的情况如表1所示 ：表1 晶闸管及输出整流电压时段 i ii iii iv v vi 共阴级组中导通的晶闸管 vt1 vt1 vt3 vt3 vt5 vt5 共阴级组中导通的晶闸管 vt6 vt2 vt2 vt4 vt4 vt6 整流输出电压 ua-ub=uab ua-uc=uac ub-uc=ubc ub-ua=uba uc-ua=uca uc-ub=ucb2.2 三相桥式全控整流电路定量分析(1)当整流输出电压连续时（即带阻感负载时，或带电阻负载a≤60(时）的平均值为：(2)带电阻负载且a >60(时，整流电压平均值为：输出电流平均值为 ：id=ud/r(3)晶闸管承受最大正向电压为，为变压器二次线电压峰值，即urm=×110=269.4v⑷输出平均电压202.6，负载r为5欧姆，则输出电流id及触发角a，即id=ud／r=⑸电阻负载，电感触发角,则输出平均电压，即=128.7v2.3 参数设置⑴晶闸管参数桥臂数量：3缓冲电阻：1000欧姆缓冲电容：1e-6f晶闸管的内电阻:0.1欧姆晶闸管的内电感：1e-5h晶闸管正向管压降：1v⑵负载参数①电阻负载 电感l=0②电阻负载，电感2.4 保护电路电力电子装置可能的过电压——外因过电压和内因过电压，外因过电压主要来自雷击和系统操作过程等外因。桥式整流电路电容滤波电路电压、电流波形见图3当时：当为有限值时：通常取 rc越大越大为获得良好滤波效果，一般取：（t为输入交流电压的周期）图 3 桥式整流电路电容滤波电路电压、电流波形图2. 电感滤波电路电感滤波电路是利用储能元件电感器l的电磁感应使电流不能突变的性质，把电感l与整流电路的负载串联，也可以起到滤波的作用。

四、电容滤波电路

滤波电路

整流电路虽然可将交流电变成直流电，但其脉动成分较大，在一些要求直流电平滑的场合是不适用的，需加上滤波电路，以减小整流后直流电中的脉动成分。

一般直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示：

脉动系数（S）＝GS0712

例如，全波整流输出电压uL可用付氏级数展开为：

其中基波最大值为0.6U2，直流分量（平均值）为0.9U2，故脉动系数S≈0.67。同理可求得半波整流输出电压的脉动系数为S＝1.57，可见其脉动系数是比较大的。一般电子设备所需直流电源的脉动系数小于0.01，故整流输出的电压必须采取一定的措施，一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电源的输出电压。这一措施就是滤波。

最基本的滤波元件是电感、电容。其滤波原理是：利用这些电抗元件在整流二极管导通期间储存能量、在截止期间释放能量的作用，使输出电压变得比较平滑；或从另一角度来看，电容、电感对交、直流成分反映出来的阻抗不同，把它们合理地安排在电路中，即可达到降低交流成分而保留直流成分的目的，体现出滤波作用。

常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。其中无源滤波的主要形式有电容滤波，电感滤波和复式滤波（包括倒L型LC滤波，π型LC滤波和π型RC滤波等）。有源滤波的主要形式是有源RC滤波。

电容滤波

半波整流电容滤波电路如图Z0710所示。其滤波原理如下：

当ac电路电压从峰值开始下降时，电容cl通过负载和二极管vd5迅速放电，并且下降速率比ac电压按正弦规律下降快得多，故直到ac电压瞬时值达到1/2vm之前，vd2和vd3一直导通。忽略二极管正向压降和变压器内阻，电容充电时间常数近似为零，因此uo uc≈u2，在u2达到最大值时，uc也达到最大值，然后u2下降，此时，uc u2，v1、v3截止，电容c向负载电阻rl放电，由于放电时间常数τ rlc一般较大，电容电压uc按 指数规律缓慢下降，当下降到|u2| uc时，v2、v4导通，电容c再次被充电，输出电压增大，以后重复上述充放电 过程。（二极管截止）在(3600～4100)t4～t5时间：由于在t3~t4时间二极管反偏，不对c充电，c上电压通过负载放电，电压逐渐下降（下降的幅度由c的容量及r的阻值大小决定，如果c的容量足够大，而且r的阻值也足够大，其uc下降很缓慢。

全波或桥式整流电容滤波的原理与半波整波电容滤波基本相同，滤波波形如图Z0711所示。

从以上分析可以看出：

1.加了电容滤波之后，输出电压的直流成分提高了，而脉动成分降低了。这都是由于电容的储能作用造成的。电容在二极管导通时充电（储能），截止时放电（将能量释放给负载），不但使输出电压的平均值增大，而且使其变得比较平滑了。

2．电容的放电时间常数（τ＝RLC）愈大，放电愈慢，输出电压愈高，脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。故一般C取值较大，RL也要求较大。实际中常按下式来选取C的值：

RLC≥（3～5＞T（半波）GS0714

RLC≥（3～5）T／2（全波、桥式）GS0715

3．电容滤波电路中整流二极管的导电时间缩短了，即导通角小于180°。而且，放电时间常数越大，导通角越小。因此，整流二极管流过的是一个很大的冲击电流，对管子的寿命不利，选择二极管时，必须留有较大余量。

4.电容滤波电路的在U2～0.9U2之间（指全波或桥式），S变大。所以，电容滤波一般适用于负载电流变化不大的场合。

5．电容滤波电路输出电压的佑算。如果电容滤波电路的放电时间常数按式GS0714或GS0715取值的话，则输出电压分别为：

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