滤波电路

出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《简明电工计算手册》第281页（5076字）

把脉动直流电转变为平滑的直流电，保留脉动电压的直流成分，尽可能滤除其交流成分，即滤波。具有滤波功能的电路叫做滤波电路或叫滤波器。滤波电路直接接在整流电路后面，滤波电路由电容器，电感器和电阻按照一定的方式组合而成。常用的滤波电路的结构形式如图3－57所示。

电容滤波器

电感滤波器

LC型滤波器

LCπ型滤波器

RCπ型滤波器

图3－57 滤波电路的几种形式

1．电容滤波电路

在各种形式的整流电路输出端接入一个容量很大的电容器，就构成电容滤波电路，如图3－58所示。其有关计算为：

(a)半波整流

(b)全波整流

(c)桥式整流

图3－58 电容滤波电路

(1)输出直流电压计算

半波、全波和桥式整流电路的输出经电容滤波后，其输出直流电压在空载时均为

当有负载时，一般为

U_L=(1．0～1．2)U2 (3－222)

式中 U_L——输出直流电压(V)；

U₂——变压器二次侧电压有效值(V)。

(2)整流管的最大反向电压计算

半波和全波整流电容滤波电路中，二极管上的最大反向电压为

桥式整流电容滤波电路中，二极管上的最大反向电压为

式中 U_DRm——二极管的最大反向电压(V)。

(3)整流管的正向电流计算

半波整流电容滤波电路中，二极管上的正向电流为

I_DF=I_L (3－225)

全波和桥式整流电容滤波电路中，二极管上的正向电流为

式中 I_DF——二极管的正向电流(A)；

I_L——输出直流电流(A)。

(4)滤波系数计算

半波整流电容滤波电路的滤波系数为

全波和桥式整流电容滤波电路的滤波系数为

式中 q——滤波系数；

f——电源频率，通常为50Hz；

C——滤波电容(F)；

RL——负载电阻(Ω)。

2．LC型滤波电路

LC型滤波电路由电感滤波器和电容滤波器组成，如图3－59所示。脉动电压经过双重滤波的作用，使交流分量大部分被电感滤波器阻止，即使有小的部分通过电感滤波器，再经过电容滤波器，则负载上的交流分量很小，从而达到滤除交流成分，使脉动电压趋于平滑。LC型滤波电路的有关计算为：

(a)半波整流

(b)全波整流

(c)桥式整流

图3－59 LC型滤波电路

(1)输出直流电压计算

半波整流LC型滤波电路的输出直流电压为

U_L=0．45U₂ (3－229)

全波和桥式整流T型滤波电路的输出直流电压为

U_L=0．9U₂ (3－230)

式中 U_L——输出直流电压(V)；

U₂——变压器二次侧电压有效值(V)。

(2)整流管的最大反向电压计算

半波整流LC型滤波电路中，二极管的最大反向电压为

全波整流LC型滤波电路中，二极管的最大反向电压为

桥式整流LC型滤波电路中，二极管的最大反向电压为

式中 U_DRm——二极管的最大反向电压(V)。

(3)整流管的正向电流计算

半波整流LC型滤波电路中，二极管的正向电流为

I_DF=I_L (3－234)

全波和桥式整流LC型滤波电路中，二极管的正向电流为

式中 I_DF——二极管的正向电流(A)；

I_L——输出直流电流(A)。

(4)滤波系数计算

半波整流LC型滤波电路的滤波系数为

q=4π²f²LC (3－236)

全波和桥式整流LC型滤波电路的滤波系数为

q=16π²f²LC (3－237)

式中 q——滤波系数；

f——电源频率，通常为50Hz；

L——滤波电感(H)；

C——滤波电容(F)。

3．LCπ型滤波电路

LCπ型滤波电路由电容滤波器和LC型滤波电路组合而成，如图3－60所示。LCπ型滤波电路较前述两种滤波电路的滤波效果更好，使负载上的脉动电压更平滑。由于LCπ型滤波电路的输入端接有电容，在通电瞬间，因电容器充电，会产生较大的充电电流，所以一般取C₁＜C₂，以减小浪涌电流。

(a)半波整流

(b)全波整流

(c)桥式整流

图3－60 LCπ型滤波电路

LCπ型滤波电路的有关计算为：

(1)输出直流电压计算

半波、全波和桥式整流LCπ型滤波电路的输出直流电压在空载时均为

当有负载时一般为

U_L=(1．0～1．2)U₂ (3－239)

式中 U_L——输出直流电压(V)；

U₂——变压器二次侧电压有效值(V)。

(2)整流管的最大反向电压计算

半波、全波整流LCπ型滤波电路中，二极管的最大反向电压为

桥式整流LCπ型滤波电路中，二极管的最大反向电压为

式中 U_DRm——二极管的最大反向电压(V)。

(3)整流管的正向电流计算

半波整流LCπ型滤波电路中，二极管的正向电流为

I_DF=I_L (3－242)

全波和桥式整流LCπ型滤波电路中，二极管的正向电流为

式中 I_DF——二极管的正向电流(A)；

I_L——输出直流电流(A)。

(4)滤波系数计算

半波整流LCπ型滤波电路的滤波系数为

q=2π³f³LC₁C₂R_L (3－244)

全波和桥式整流LCπ型滤波电路的滤波系数为

式中 q——滤波系数；

f——电源频率，通常为50Hz；

L——滤波电感(H)；

C₁、C₂——滤波电容(F)；

R_L——负载电阻(Ω)。

［例3－21］ 在图3－60(c)所示桥式整流LCπ型滤波电路中，已知C₁=800μF，C₂=1000 μF，L=4H，R_L=12Ω，变压器次级电压的有效值U₂=12V，电源频率f=50Hz。求该滤波电路的滤波系数，并选择合适的二极管。

［解］ 滤波系数

二极管最大反向电压

输出直流电压

UL=(1．0～1．2)U₂=(1．0～1．2)×12

=12～14．4(V)

输出直流电流

二极管正向电流

因此可选用ZCZ55B二极管，其整流电流为1A，最大反向工作电压为50V。