简述滤波电路的作用、工作原理和种类

实际上需要一个整流器来产生纯直流电源，以便在电子电路的各个地方使用。但是，整流器的输出是脉动的。这意味着它同时包含交流分量和直流分量。如果在电子电路中应用这种脉动直流电，它会产生嗡嗡声。因此，脉动整流器输出中的交流分量是不可取的，必须远离负载。为此，使用了一个滤波器电路，它去除了交流分量并只允许直流分量。

滤波电路的概念

所谓滤波电路，就是一种去除整流器输出的交流分量并只允许直流分量到达负载的装置。

下图是在整流器和负载之间安装了一个滤波电路：

整流输出纯直流输出电路图：

滤波电路通常是电感（L）和电容（C）的组合。L和C的滤波作用取决于基本的电气原理。电容器C很容易通过交流，但根本不通过直流。另一方面，电感器L与交流电相反，但允许直流电通过它。因此，合适的L和C网络可以有效地去除交流分量，只允许直流分量到达负载。

滤波电路的类型

三种最常用的滤波电路是电容滤波器、扼流圈输入滤波器、电容输入滤波器或π滤波器。

1、电容滤波器

典型电容滤波器的电路图如下图所示：

其输入和输出波形分别如图a和图b所示:

（图a）

（图b）

电容滤波电路由一个电容C组成，电容C放置在整流器输出端，与负载电阻R L并联。整流器的脉动直流输出施加在电容器两端。随着整流器输出电压的增加，它会为电容器充电并向负载提供电流。在四分之一周期结束时，即图b中的A点，电容器被充电至整流器电压的峰值，即V m。

随着整流器电压现在开始降低，电容器通过负载放电，其两端的电压降低。所以R L两端的电压也降低了。这由图b中的AB线表示。

负载两端的电压只会略微降低，因为下一个电压峰值会立即到来并为电容器充电。这个过程一次又一次地重复，输出电压波形变为ABCDEFG，如图b所示。

可以看到输出中留下的纹波非常小。输出电压也较高，因为它基本上保持在整流器输出电压的峰值附近。

• 电容滤波电路因其低成本而非常受欢迎。
• 尺寸非常小。
• 具有良好的特性。
• 对于高达50mA的小负载电流，这种类型的滤波器是首选，通常用于晶体管无线电电池消除器。

下图显示了一个典型的扼流圈输入滤波电路：

作为输入到扼流圈输入滤波器的整流器输出如图c所示，该滤波器电路的输出如图d所示：

图c

图d

扼流圈输入滤波器的电路由与整流器输出串联的扼流圈L和连接在负载电阻 R L两端的滤波电容器C组成。在此图c中仅显示了一个过滤器部分。但通常使用几个相同的部分来尽可能有效地减少脉动。

整流器的脉动输出施加在滤波电路的端子1和2上，该脉动输出包含交流和直流分量。

众所周知，扼流圈L为交流分量的通过提供了高电阻，并且很容易通过直流分量。因此，大部分交流分量出现在扼流圈L上，而所有直流分量都通过扼流圈L到达负载。

这导致端子3处的脉动减少，因为大部分交流分量现在被扼流圈L阻塞。在端子3，整流器输出包含直流分量和剩余部分的交流分量，它们被设法通过扼流圈L。

现在，滤波电容器通过交流分量但反对直流分量流过它，所以只有直流分量到达负载R L。

3、电容输入滤波器或π滤波器

下图显示了典型的电容输入滤波器或π滤波器的电路图。

图e

图e显示了整流器的输出，它被用作滤波器的输入和滤波器的输出波形：

图f

正如在图e中看到的，该滤波器电路的电路图形状看起来像π因此它也被称为π滤波器。在该电路中，滤波电容器C 1连接在整流器输出端，一个扼流圈L串联连接，另一个滤波电容器C 2连接在负载两端。

这里只显示了一个过滤器部分，但通常使用几个相同的部分来改进平滑作用。整流器的脉动输出施加在滤波器的输入端子1和2上。

滤波器的C 1、L和C 2三个成分的过滤作用如下所述。

滤波电容器C 1为整流器输出的交流分量提供低电抗，而对直流分量提供无限电抗。因此，电容器C 1绕过了相当数量的交流分量，而直流分量继续流向扼流圈L。

扼流圈L对交流分量提供高电抗，而对直流分量提供几乎为零的电抗。因此，它允许直流分量流过它，而未旁路的交流分量被阻塞。

滤波电容器C 2绕过了扼流圈L未能阻挡的交流分量。

因此，只有直流分量出现在负载R L上。

总结

从上述介绍得知，滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。滤波电路作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。