电子电路 - 滤波器



电源框图清楚地解释了整流电路之后需要滤波电路。整流器有助于将脉动的交流电转换为直流电,直流电只在一个方向上流动。到目前为止,我们已经看到了不同类型的整流电路。

所有这些整流电路的输出都包含一定的纹波系数。我们还观察到,半波整流器的纹波系数大于全波整流器的纹波系数。

为什么我们需要滤波器?

信号中的纹波表示存在一些交流分量。为了获得纯直流输出,必须完全去除此交流分量。因此,我们需要一个能够平滑整流输出使其成为纯直流信号的电路。

滤波电路是一种去除整流输出中存在的交流分量并允许直流分量到达负载的电路。

下图显示了滤波电路的功能。

Filters

滤波电路使用两个主要组件构建:电感和电容。我们已经在电子学基础教程中学习过:

  • 电感允许直流电通过并阻挡交流电

  • 电容允许交流电通过并阻挡直流电

让我们尝试使用这两个组件构建一些滤波器。

串联电感滤波器

由于电感允许直流电通过并阻挡交流电,因此可以通过在整流器和负载之间串联连接电感来构建称为串联电感滤波器的滤波器。下图显示了串联电感滤波器的电路图。

Series Inductor Filter

当整流输出通过此滤波器时,电感阻挡信号中存在的交流分量,以提供纯直流电。这是一个简单的初级滤波器。

并联电容滤波器

由于电容允许交流电通过并阻挡直流电,因此可以使用并联连接的电容来构建称为并联电容滤波器的滤波器,如下图所示。

Shunt Capacitor Filter

当整流输出通过此滤波器时,信号中存在的交流分量通过允许交流分量的电容接地。信号中剩余的直流分量在输出端收集。

以上讨论的滤波器类型是使用电感或电容构建的。现在,让我们尝试同时使用两者来制作更好的滤波器。这些是组合滤波器。

LC滤波器

可以使用电感和电容同时构建滤波电路,以获得更好的输出,其中可以利用电感和电容的效率。下图显示了LC滤波器的电路图。

L-C Filters

当整流输出提供给该电路时,电感允许直流分量通过,同时阻挡信号中的交流分量。现在,如果信号中存在任何其他交流分量,它们会被接地,以便我们获得纯直流输出。

此滤波器也称为扼流圈输入滤波器,因为输入信号首先进入电感。此滤波器的输出比以前的滤波器更好。

Π型滤波器(π型滤波器)

这是另一种非常常用的滤波电路类型。它在输入端有一个电容,因此也称为电容输入滤波器。这里,两个电容和一个电感以π形网络的形式连接。一个并联电容,然后是一个串联电感,然后是另一个并联电容构成此电路。

如果需要,还可以根据需要添加多个相同的节,如下图所示的π型滤波器(Pi-filter)电路图。

Pi Filter

π型滤波器的运行原理

在此电路中,我们有一个并联电容,然后是一个串联电感,然后是另一个并联电容。

  • 电容C1 - 此滤波电容对直流电提供高电抗,对交流电提供低电抗。接地信号中存在的交流分量后,信号传递到电感以进行进一步滤波。

  • 电感L - 此电感对直流分量提供低电抗,同时阻挡任何可能通过电容C1的交流分量。

  • 电容C2 - 现在使用此电容进一步平滑信号,以便允许信号中存在的任何交流分量(电感未能阻挡的)。

因此,我们在负载端获得所需的纯直流输出。

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