5.3 滤波电路（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

5.3 滤波电路 前面已经讲过将交流电转换为稳定的直流电需要经过3个过程，即整流、滤波和稳压。上面所介绍的便是第一过程—整流，下面将介绍第二过程—滤波。 整流后输出的直流电，因为脉动过大，含有很大的交流成分，因而不能直接作为电子设备的直流电源来使用。为此，需要将脉动直流电中的交流成分滤除掉，即将脉动的直流电转换成较平滑的直流电，这一过程称为滤波。 滤波电路是用来平滑整流输出电压脉动的，同时也能提高输出电压的大小。 滤波器有多种形式，常用的有电容滤波器、电感滤波器、型滤波器等，本节只介绍电容滤波电路和电感滤波电路。 5.3.1 电容滤波电路 1．半波整流电容滤波电路 （1）结构 电容滤波电路是在负载的两端并联一个电容器，如图5.10所示，其中图（a）为实物图，图（b）为电路原理图。 （a）实物图 （b）电路原理图 图5.10 半波整流电容滤波电路 （2）电容器的滤波作用 滤波后输出电压Uo的波形脉动很小，且为比较平滑的直流电，如图5.11（c）所示。 （a）U2>UC （b）U2<UC （c）波形图 图5.11 半波整流电容滤波作用 知识探究 由输出波形可看出： 当输入次级电压为正半周上升段期间时，电容充电；当输入次级电压由正峰值开始下降后，电容开始放电，直到电容上的电压小于输入次级电压，电容又重新充电；当输入次级电压小于电容上的电压时，电容又开始放电，如此一直循环下去。 归纳 因为电容器具有储能作用，所以若使电容器充电过程快，而放电过程慢，就可使输出波形变得比较平滑，达到滤波的目的。 知识拓展 ——半波整流滤波原理 上述分析是从输出波形角度分析电路工作情况，下面从电路结构及二极管特性角度分析整流原理。 在图5.11所示的半波整流电容滤波电路中，负载RL两端并联一个容量很大的电解电容C，当输入电压U1为正半周时，整流二极管导通，次级电压U2经VD对C充电，充电电流同时流入负载，即ID=IC+Io，如图5.11（a）所示。电容器两端电压为UC。 当电压U2到达峰值后又下降到小于UC时，整流二极管VD因U2＜UC而截止，于是电容器转而对负载RL放电，放电电流为IC(Io)，如图5.11（b）所示。 这种放电过程一直继续到输入电压U1的下一个正半周，且在U2＞UC，整流二极管VD导通时，U2又经过VD对C充电，电容器上的电压继续上升。 当U2下降到小于UC时，整流二极管又被截止，电容C又开始对负载RL放电，如此周而复始。 显然，由于电容器的滤波作用，输出电压比无电容器时平滑多了，如图5.11（c）所示。 （3）基本参数 半波整流电容滤波电路的负载上得到的输出电压为 Uo(AV) = U2 2．桥式整流电容滤波电路 （1）电路结构 在桥式整流电路输出端并联一个电容量很大的电解电容器，就构成了它的滤波电路，如图5.12所示，其中图（a）为实物图，图（b）为电路原理图。 （a）实物图 （b）电路原理图 图5.12 桥式整流电容滤波电路 （2）电容器的滤波作用 其滤波原理类似于半波整流电路中电容器的滤波过程。 不同的是，无论输入电压的正半周还是负半周，电容C都有充、放电过程，其波形如图5.13所示。 图5.13 桥式整流电容滤波输出波形 （3）基本参数 桥式整流电容滤波的负载上得到的输出电压为 Uo(AV) = 1.2U2 桥式整流电容滤波输出端空载时 Uo(AV) = 1.4U2 （4）电路特点 在桥式整流电容滤波电路中，RLC越大，电容C放电越慢，输出的直流电压就越大，滤波效果也越好，但是在采用大容量的滤波电容时，接通电源的瞬间充电电流特别大。 电容滤波器只适用于负载电流较小的场合。 5.3.2 电感滤波电路 1．电路结构 以桥式整流电路为例，在电感滤波电路中电感L与负载RL串联，如图5.14（a）所示。 （a）电感滤波电路 （b）电感滤波输出电压波形 图5.14 电感滤波电路及波形