在电源中整流电路输出的脉动直流电含有较大的交流成分,一般不能直接给电子电路供电,仅能对少量要求不高的设备使用。对于平稳供电的设备要对输出电压进行滤波,消除电压中的交流成分。我们把脉动直流电变成平滑直流电的电路称作滤波电路,由电感、电容、电阻组成。下面介绍下各种常用的滤波电路。
滤波电路主要分为电容滤波、π型rc滤波、π型lc滤波和滤波器电路,利用电容的隔直通交或电感的隔交通直的特性来滤除电压中的交流。最简单的是电容滤波,只需在负载俩端并联电容,具体如下图所示:
当变压器副边电压u2由零向正方向增加时,vd受正向电压导通,电流分一路流经负载,另一路对电容c充电。假如忽略二极管的正向压降,电容两端的充电电压uc等于u2,当u2由最大值下降时,就会出现u2
电感滤波如上图所示:电感l1对直流电相当于通路,整流电路输出的直流电压直接加到了负载rl上。对于交流成分,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c1加到负载rl。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,同时直流电阻也会增大。电感滤波一般适用于负载电流较大并经常变化的场合。
rc滤波如上图所示:电路中的c1、c2和c3是滤波电容,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,后面为第二节。从整流电路输出的电压会先经过c1的滤波,将大部分交流成分滤除,再到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,直流电压通过 r1 输出。
滤波器电路如上图所示:电路中的vt1是三极管,起到滤波管作用,c1是vt1的基极滤波电容,r1是vt1的基极偏置电阻,rl是这一滤波电路的负载,c2是输出电压的滤波电容。电路中的r1和c1构成rc滤波电路,r1一方面为vt1提供基极偏置电流,同时也是滤波电阻。由于流过r1的电流是vt1的基极偏置电流,电流很小,而r1的阻值可以取得比较大,这样r1和c1的滤波效果就很好,使vt1基极上直流电压中的交流成分很少。发射极电压具有跟随基极电压的特性,于是vt1发射极输出电压中交流成分也很少,从而达到滤波目的。
目前电源滤波大多数是内置的,或者要求高的外加电源滤波器,电源模块因为其体积小,因此多数要加电容或π型滤波输出。