
滤波电路的基本原理在于通过电抗性元件,例如电容和电感,来消除整流电路输出电压中的脉动成分,以获得更稳定的直流电压。整流电路的输出电压并非纯粹的直流,而是包含较大的脉动成分,这种现象称为纹波。为了得到较为理想的直流电压,通常需要使用滤波电路进行处理。
滤波电路主要分为两大类:无源滤波和有源滤波。无源滤波技术主要包括电容滤波、电感滤波,以及复合型滤波,如倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等。有源滤波技术则主要采用有源RC滤波,也被称作电子滤波器。
在直流电中,脉动成分的大小通常用脉动系数来表示。脉动系数的大小直接影响滤波器的性能。脉动系数定义为输出电压交流分量的基波最大值与输出电压直流分量的比值。对于半波整流,其脉动系数为S=1.57;而全波整流和桥式整流的脉动系数S≈0.67。
对于全波和桥式整流电路,通过C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T-1),其中T为整流输出直流脉动电压的周期。
RC-π型滤波电路是一种在电容滤波基础上增加一级RC滤波电路的组合。这种电路在滤波效果上更为显著。如果用S表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。其中,电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由C2旁路掉。在ω值一定的情况下,R越大,C2越大,则脉动系数越小,滤波效果越好。
然而,电阻R增大时,电阻上的直流压降也会随之增大,这将导致直流电源的内部损耗增加。因此,在选择滤波电路参数时,需要在滤波效果和损耗之间找到一个平衡点。