電源濾波器,又名“電源EMI濾波器”,或是“EMI電源濾波器”,是一種無(wú)源雙向網(wǎng)絡(luò),是一種對(duì)電源中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電氣設(shè)備。
電源濾波器工作原理
電源濾波器常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類(lèi)。無(wú)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(chēng)作電子濾波器。直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)S來(lái)表示,此值越大,則濾波器的濾波效果越差。
脈動(dòng)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
電源濾波器的原理就是一種阻抗適配網(wǎng)絡(luò):電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大,對(duì)電磁干擾的衰減就越有效。
具體工作原理如下:交流電經(jīng)過(guò)二極管整流之后,方向單一了,但是大?。娏鲝?qiáng)度)還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流一般是不能直接用來(lái)給無(wú)線(xiàn)電裝供電的。要把脈動(dòng)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(huà)說(shuō),濾波的任務(wù),就是把整流器輸出電壓中的波動(dòng)成分盡可能地減小,改造成接近恒穩(wěn)的直流電。
電源濾波器電路圖設(shè)計(jì)(一)
AC輸入整流濾波電路原理
防雷電路:當(dāng)有雷擊,產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí),由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí),其阻值降低,使高壓能量消耗在壓敏電阻上,若電流過(guò)大,F(xiàn)1、F2、F3會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。
輸入濾波電路:C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制,防止對(duì)電源干擾,同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。
當(dāng)電源開(kāi)啟瞬間,要對(duì)C5充電,由于瞬間電流大,加RT1(熱敏電阻)就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上,一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減小(RT1是負(fù)溫系數(shù)元件),這時(shí)它消耗的能量非常小,后級(jí)電路可正常工作。
整流濾波電路:交流電壓經(jīng)BRG1整流后,經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小,輸出的交流紋波將增大。
電源濾波器電路圖設(shè)計(jì)(二)
下圖所示是電子濾波器。電路中的VT1是三極管,起到濾波管作用,C1是VT1的基極濾波電容,R1是VT1的基極偏置電阻,RL是這一濾波電路的負(fù)載,C2是輸出電壓的濾波電容。
電子濾波電路工作原理如下:
①電路中的VT1、R1、C1組成電子濾波器電路,這一電路相當(dāng)于一只容量為C1×β1大小電容器,β1為VT1的電流放大倍數(shù),而晶體管的電流放大倍數(shù)比較大,所以等效電容量很大,可見(jiàn)電子濾波器的濾波性能是很好的。等效電路如圖6(b)所示。圖中C為等效電容。
②電路中的R1和C1構(gòu)成一節(jié)RC濾波電路,R1一方面為VT1提供基極偏置電流,同時(shí)也是濾波電阻。由于流過(guò)R1的電流是VT1的基極偏置電流,這一電流很小,R1的阻值可以取得比較大,這樣R1和C1的濾波效果就很好,使VT1基極上直流電壓中的交流成分很少。由于發(fā)射極電壓具有跟隨基極電壓的特性,這樣VT1發(fā)射極輸出電壓中交流成分也很少,達(dá)到濾波的目的。
③在電子濾波器中,濾波主要是靠R1和C1實(shí)現(xiàn)的,這也是RC濾波電路,但與前面介紹的RC濾波電路是不同的。在這一電路中流過(guò)負(fù)載的直流電流是VT1的發(fā)射極電流,流過(guò)濾波電阻R1的電流是VT1基極電流,基極電流很小,所以可以使濾波電阻R1的阻值設(shè)得很大(濾波效果好),但不會(huì)使直流輸出電壓下降很多。
④電路中的R1的阻值大小決定了VT1的基極電流大小,從而決定了VT1集電極與發(fā)射極之間的管壓降,也就決定了VT1發(fā)射極輸出直流電壓大小,所以改變R1的大小,可以調(diào)整直流輸出電壓+V的大小。
電源濾波器電路圖設(shè)計(jì)(三)
電子穩(wěn)壓濾波器
如圖所示是另一種電子穩(wěn)壓濾波器,與前一種電路相比,在VT1基極與地端之間接入了穩(wěn)壓二極管VD1。
電子穩(wěn)壓原理如下:
在VT1基極與地端之間接入了穩(wěn)壓二極管VD1后,輸入電壓經(jīng)R1使穩(wěn)壓二極管VD1處于反向偏置狀態(tài),此時(shí)VD1的穩(wěn)壓特性使VT1管的基極電壓穩(wěn)定,這樣VT1發(fā)射極輸出的直流電壓也比較穩(wěn)定。注意:這一電壓的穩(wěn)定特性是由于VD1的穩(wěn)壓特性決定的,與電子濾波器電路本身沒(méi)有關(guān)系。
R1同時(shí)還是VD1的限流保護(hù)電阻。在加入穩(wěn)壓二極管VD1后,改變R1的大小不能改變VT1發(fā)射極輸出電壓大小,由于VT1的發(fā)射結(jié)存在PN結(jié)電壓降,所以發(fā)射極輸出電壓比VD1的穩(wěn)壓值略小。
C1、R1與VT1同樣組成電子濾波器電路,起到濾波作用。
在有些場(chǎng)合下,為了進(jìn)一步提高濾波效果,可采用雙管電子濾波器電路,2只電子濾波管構(gòu)成了復(fù)合管電路。這樣總的電流放大倍數(shù)為各管電流放大倍數(shù)之積,顯然可以提高濾波效果。
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