整流電路是將交流電變成直流電的一種電路,,但其輸出的直流電的脈動成分較大,,而一般電子設(shè)備所需直流電源的脈動系數(shù)要求小于0.01.故整流輸出的電壓必須采取一定的措施.盡量降低輸出電壓中的脈動成分,同時要盡量保存輸出電壓中的直流成分,使輸出電壓接近于較理想的直流電,,這樣的電路就是直流電源中的濾波電路,。
常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。無源濾波的主要形式有電容濾波,、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型,、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等),。有源濾波的主要形式是有源RC濾波,,也被稱作電子濾波器。
直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)來表示,,此值越大,,則濾波器的濾波效果越差。
脈動系數(shù)(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值/輸出電壓的直流分量
半波整流輸出電壓的脈動系數(shù)為S=1.57,,全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動系數(shù)S≈O.67,。對于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后,其脈動系數(shù)S=1/(4(RLC/T-1),。(T為整流輸出的直流脈動電壓的周期,。)
RC-π型濾波電路,實(shí)質(zhì)上是在電容濾波的基礎(chǔ)上再加一級RC濾波電路組成的,。如圖1虛線框即為加的一級RC濾波電路,。若用S'表示C1兩端電壓的脈動系數(shù),則輸出電壓兩端的脈動系數(shù)S=(1/ωC2R')S',。
由分析可知,,在ω值一定的情況下,R愈大,,C2愈大,,則脈動系數(shù)愈小,也就是濾波效果就越好,。而R值增大時,,電阻上的直流壓降會增大,這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗,;若增大C2的電容量,,又會增大電容器的體積和重量,實(shí)現(xiàn)起來也不現(xiàn)實(shí),。
為了解決這個矛盾,,于是常常采用有源濾波電路,也被稱作電子濾波器,。電路如圖2。它是由C1、R,、C2組成的π型RC濾波電路與有源器件--晶體管T組成的射極輸出器連接而成的電路,。由圖2可知,流過R的電流IR=IE/(1+β)=IRL/(1+β),。流過電阻R的電流僅為負(fù)載電流的1/(1+β).所以可以采用較大的R,,與C2配合以獲得較好的濾波效果,以使C2兩端的電壓的脈動成分減小,,輸出電壓和C2兩端的電壓基本相等,,因此輸出電壓的脈動成分也得到了削減。
從RL負(fù)載電阻兩端看,,基極回路的濾波元件R,、C2折合到射極回路,相當(dāng)于R減小了(1+β)倍,,而C2增大了(1+β)倍,。這樣所需的電容C2只是一般RCπ型濾波器所需電容的1/β,比如晶體管的直流放大系數(shù)β=50,,如果用一般RCπ型濾波器所需電容容量為1000μF,,如采用電子濾波器,那么電容只需要20μF就滿足要求了,。采用此電路可以選擇較大的電阻和較小的電容而達(dá)到同樣的濾波效果,,因此被廣泛地用于一些小型電子設(shè)備的電源之中。