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濾波器工作原理及控制

生活 更新时间:2024-12-23 23:20:06

對于濾波器原理,并非所有朋友均能全部掌握。其原由在于不同類型濾波器往往在濾波器原理上存在些許差異。為了擴展大家對濾波器原理的學習,本文特地帶來直流電源濾波器原理的講解,并為大家帶來直流電源濾波器的内部圖,以幫助大家更好的理解濾波器原理。

濾波器工作原理及控制(高手講解濾波器原理)1

1、直流電源濾波器特點

1)主要用于直流電源線的電磁幹擾;

2)在很寬的頻帶(10KHZ—30MHZ)範圍内具有優良的共模和差模插入損耗;

3)高性能,低溫升,低價格;

4)可協助使用直流電源的各類電子設備達到VDE和FCC等标準。

濾波器工作原理及控制(高手講解濾波器原理)2

2、電源濾波器工作原理

電源濾波器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、電感濾波和複式濾波(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S來表示,此值越大,則濾波器的濾波效果越差。

脈動系數(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值/輸出電壓的直流分量

電源濾波器的原理就是一種阻抗适配網絡:電源濾波器輸入、輸出側與電源和負載側的阻抗适配越大,對電磁幹擾的衰減就越有效。

具體工作原理如下:交流電經過二極管整流之後,方向單一了,但是大小(電流強度)還是處在不斷地變化之中。這種脈動直流一般是不能直接用來給無線電裝供電的。要把脈動直流變成波形平滑的直流,還需要再做一番“填平取齊”的工作,這便是濾波。換句話說,濾波的任務,就是把整流器輸出電壓中的波動成分盡可能地減小,改造成接近恒穩的直流電。

濾波器工作原理及控制(高手講解濾波器原理)3

根據電源端口的電磁騷擾特點,電源EMI噪聲濾波器是一種無源低通濾波器,它無衰減地将交流電傳輸到電源,而大大衰減随交流電傳入的EMI噪聲,同時又能有效地抑制電源設備産生的EMI噪聲,阻止它們進入交流電網幹擾其它電子設備。

3、電源濾波器結構

電源濾波器的典型結構如下圖所示,這是一種無源網絡結構,對交流和直流電源都适用,具有雙向抑制性能。将它插入在交流電網中與電源之間,相當于這二者的EMI噪聲之間加上一個阻斷屏障,這樣一個簡單的無源濾波器起到了雙向抑制噪聲的作用,從而在各種電子設備中獲得廣泛的應用。

濾波器工作原理及控制(高手講解濾波器原理)4

圖中Cx是差模電容器,一般稱為X電容,電容量宜選為0.01-2.22μF,CY1和CY2是共模電容器,一般稱為Y電容,電容量約為幾納法(nF)到幾十納法。C3和C4的電容量不宜選得過大,否則容易引起濾波器甚至機殼漏電的危險。L為共模扼流圈,它為同向繞在同一個鐵氧體環上的一對線圈,電感量約為幾毫亨(mH)。對于共模幹擾電流,兩個線圈産生的磁場是同方向的,共模扼流圈表現出較大的阻抗,從而起到衰減幹擾信号的作用;而對于差模信号(在這裡是低頻電源電流),兩個線圈産生的磁場抵消,所以不影響電路的電源傳輸功能。

電源濾波器是針對電源端口電磁騷擾的特點而設計的,一般是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構成的頻率選擇性二端口網絡,實際上是濾波器的一種,按照工作原理稱之為反射式濾波器。它可以在濾波器阻帶内提供了高的串聯阻抗和低的并聯阻抗,使它和噪聲源的阻抗和負載阻抗嚴重不匹配,從而把不希望的頻率分量發射回噪聲源。

當我們選用電源濾波器時,應主要考慮三個方面的指标:首先是電壓、電流,其次是插入損耗,最後是結構尺寸。由于濾波器内部一般是經過灌封處理的,因此環境特性不是主要問題。但是所有的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對電源濾波器的環境特性有一定的影響。

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圖3 電源濾波器的基本電路圖

4、關于電源濾波電路分析主要注意以下幾點:

(1)分析濾波電容工作原理時,主要利用電容器的“隔直通交”特性,或是充電與放電特性,即整流電路輸出單向脈動性直流電壓時對濾波電容充電,當沒有單向脈動性直流電壓輸出時,濾波電容對負載放電。

(2)分析濾波電感工作原理時,主要是認識電感器對直流電的電阻很小、無感抗作用,而對交流電存在感抗。

濾波器工作原理及控制(高手講解濾波器原理)6

(3)進行電子濾波器電路分析時,要知道電子濾波管基極上的電容是濾波的關鍵元件。另外,要進行直流電路的分析,電子濾波管有基極電流和集電極、發射極電流,流過負載的電流是電子濾波管的發射極電流,改變基極電流大小可以調節電子濾波管集電極與發射極之間的管壓降,從而改變電子濾波器輸出的直流電壓大小。

(4)電子濾波器本身沒有穩壓功能,但加入穩壓二極管之後可以使輸出的直流電壓比較穩定。

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