经典电源滤波电路详解

电源滤波电路

整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成份，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成份以获得直流电压。

常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波（包括倒L型滤波、LC型滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等）。有源滤波的主要形式是有源RC型滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成份的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。

脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量。 半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57，全波整流和桥式整流输出电压的脉动系数S≈0.67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1/4(RLC/T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期)

电阻滤波电路

RCπ型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用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。

由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电

开关电源的电路组成
　　开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、开关电源整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：
二、 输入电路的原理及常见电路
1、AC 输入整流滤波电路原理：
　　① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
　　② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，开关电源防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
　　③ 开关电源整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，

电容滤波电路滤波原理

滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。

★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当uC>u2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。

★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。 RL、C对充放电的影响

电容充电时间常数为rDC，因为二极管的rD很小，所以充电时间常数小，充电速度快； RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。

电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如图所示。

四、电容反馈式振荡电路

1.电路组成

为了获得较好的输出电压波形，若将电感反馈式振荡电路中的电容换成电感，电感换成电

《EDA电子设计》实验报告

实验名称 Multisim仿真 学 院 自动化学院 专业班级

一、 实验目的

1、 掌握Multisim电子电路仿真软件的使用，并能进行电路分析和仿真。

2、 掌握组合逻辑电路的设计方法和多路选择器集成电路的使用，利用其实现逻辑电路的设计。

3、 熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。

4、 观察了解电容滤波作用，并了解并联稳压电路。 二、 步骤

1、 利用Multisim提供的元件及仪表进行设计，得到如下图1电路：

图1 测试138译码器

2、 保存电路后，对电路进行调试和仿真：启动仿真开关，按1,2,3对J3，J1，

J2进行开关调试，二进制对应的十进制指示灯会亮暗。实验结果保存为测试138译码器.msm

3、 画出半波整流电路、桥式整流电路，如图2,、图3，用示波器观察输入、

输出的波形，如下图4，图5，并测的VA=30V,VB=30V.

图2 半波整流电路

图3 桥式整流电路

4、 创建如下电容滤波实验电路：

R1先不接，分别用不同的电容接入电路，用示波器观察波形，如图，并测得VB；

接上R1，先用R1=1KΩ,重复上

资料

一、电路组成及功能

1.高压部分C1、L1、C2组成市电双向抗干扰，D1～D4、C5构成桥式整流电路。RT是负的热敏，室温时约8Ω，可以减小充电器刚接通市电时的冲击，保护D1～D4等，随温度升高电阻值减小，功耗也随之减小。

R32、C6、C7是1的启动电路，N3、D5组成IC1的辅助工作电源。C14为IC1自身+5V参考电源滤波电容。C10、R28为IC1内部运算放大器补偿电路。高频变压器T1的初级N1和功率开关管Q1组成能量转换电路。Q1导通时，N1将能量传递给次级绕组；在Q1截止时，D6将储能返还电源。R31是功率转换部分电流取样电阻，当它两端电压超过1V时，IC1保护电路动作，关断⑥脚输出，这一功能在本电路里是第一功率限制电路。

该电路IC1的KA3842AP和UC3842可以通用。IC1的运用，和常见充电器相比有两个不同点：在③脚和④脚间加了R25斜坡补偿，这样对输出占空比大于80%时有利，加C11对开关电源空载和轻载时，稳定振荡有益；电压和电流负反馈通过光电耦合器IC3加在IC1运算放大器的输出端①脚，而不是通常的反相输入端②脚，好处是缩短了信号传递和处理经过运算放大器的延迟时间。

2.低压部分T1次级N2和D13a、C21组成低压主整

资料

一、电路组成及功能

1.高压部分C1、L1、C2组成市电双向抗干扰，D1～D4、C5构成桥式整流电路。RT是负的热敏，室温时约8Ω，可以减小充电器刚接通市电时的冲击，保护D1～D4等，随温度升高电阻值减小，功耗也随之减小。

R32、C6、C7是1的启动电路，N3、D5组成IC1的辅助工作电源。C14为IC1自身+5V参考电源滤波电容。C10、R28为IC1内部运算放大器补偿电路。高频变压器T1的初级N1和功率开关管Q1组成能量转换电路。Q1导通时，N1将能量传递给次级绕组；在Q1截止时，D6将储能返还电源。R31是功率转换部分电流取样电阻，当它两端电压超过1V时，IC1保护电路动作，关断⑥脚输出，这一功能在本电路里是第一功率限制电路。

该电路IC1的KA3842AP和UC3842可以通用。IC1的运用，和常见充电器相比有两个不同点：在③脚和④脚间加了R25斜坡补偿，这样对输出占空比大于80%时有利，加C11对开关电源空载和轻载时，稳定振荡有益；电压和电流负反馈通过光电耦合器IC3加在IC1运算放大器的输出端①脚，而不是通常的反相输入端②脚，好处是缩短了信号传递和处理经过运算放大器的延迟时间。

2.低压部分T1次级N2和D13a、C21组成低压主整

整流、滤波电路

4.10 整流、滤波电路

1. 整流电路

整流电路的作用是将交流电变化成直流电。最常用的小功率整流电路是单相桥式整流电路。它由四个二极管构成桥式电路，电路如图4-70所示。

图4-70 单相桥式整流电路

打开仿真开关,示波器的仿真结果如图4-71所示

图4-71 示波器的仿真结果

整流、滤波电路

2. 滤波电路

整流电路虽然可以将交流电变成直流电，但输出的电压是单相脉动的，在很多设备中，这种脉动是不允许的，因此还需要减小脉动程度的电路，这就是滤波电路。滤波电路有很多种，本小节主要介绍电容滤波电路

。

电容滤波电路利用了电容在电路中的储能作用，当电源电压升高时，把能量存储起来，当电源电压降低时，再把能量释放出来，使负载电压比较平滑，多用于小功率电源中。电路图如图4-72所示，仿真结果如图4-73所示。

图4-72 电容滤波电路

4-73 示波器的仿真结果

整流、滤波电路

2.集成稳压器

在Multisim 8 窗口中建立如图4-74所示的集成稳压电路，对其进行如下

的分析。

（1） 切换 开关iS1，观察输出电压的变化。

图4-74 三端稳压电路

启动仿真，万用表的仿真结果如图4-75（a）所示，输出接近稳压值12V。切换S1开关至节点5

第二十八讲 直流电源的组成

单相整流滤波电路

第二十八讲 直流电源的组成

单相整流滤波电路

一、直流电源的组成及各部分的作用 二、单相整流电路 三、滤波电路

一、直流电源的组成及各部分的作用

直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的 交流电转换为直流电。

改变电压值 通常为降压 半波整流

交流变脉 动的直流 全波整流

减小脉动

1) 负载变化输出电压 基本不变； 2) 电网电压变化输出 电压基本不变。。

在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电 压波动±10％，且负载有一定的变化范围。

二、单相整流电路

对整流电路要研究清楚以下问题： 1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最 高反向工作电压 为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器 内阻为0。

理想化特性

实际特性

整流二极管的伏安特性：

正向导通电压为0， 正向电阻为0。

1. 单相半波整流电路

（1）工作原理

u2

u2

u2的正半周，D导通， A→D→RL→B，uO= u2 。 u2的负半周，D截止，承受反向电压，为u2； uO=0。

（2）UO（AV）和 IL（AV）的估算 已

在学习卡尔曼滤波器之前，首先看看为什么叫“卡尔曼”。跟其他著名的理论（例如傅立叶变换，泰勒级数等等）一样，卡尔曼也是一个人的名字，而跟他们不同的是，他是个现代人！

卡尔曼全名Rudolf Emil Kalman，匈牙利数学家，1930年出生于匈牙利首都布达佩斯。1953，1954年于麻省理工学院分别获得电机工程学士及硕士学位。1957年于哥伦比亚大学获得博士学位。我们现在要学习的卡尔曼滤波器，正是源于他的博士论文和1960年发表的论文《A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems》（线性滤波与预测问题的新方法）。如果对这编论文有兴趣，可以到这里的地址下载：

http://www.cs.unc.edu/~welch/kalman/media/pdf/Kalman1960.pdf

简单来说，卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm（最优化自回归数据处理算法）”。对于解决很大部分的问题，他是最优，效率最高甚至是最有用的。他的广泛应用已经超过30年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及

利用Multisim对单相半波、全波、桥式整流、电容滤波电路仿真

《EDA电子设计》实验报告

实验名称 Multisim仿真 学 院 自动化学院 专业班级

利用Multisim对单相半波、全波、桥式整流、电容滤波电路仿真

一、 实验目的

1、 掌握Multisim电子电路仿真软件的使用，并能进行电路分析和仿真。

2、 掌握组合逻辑电路的设计方法和多路选择器集成电路的使用，利用其实现逻辑电路的设计。

3、 熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。

4、 观察了解电容滤波作用，并了解并联稳压电路。 二、 步骤

1、 利用Multisim提供的元件及仪表进行设计，得到如下图1

电路：

图1 测试138译码器

2、 保存电路后，对电路进行调试和仿真：启动仿真开关，按1,2,3对J3，J1，

J2进行开关调试，二进制对应的十进制指示灯会亮暗。实验结果保存为测试138译码器.msm

3、 画出半波整流电路、桥式整流电路，如图2,、图3，用示波器观察输入、

输出的波形，如下图4，图5，并测的VA=30V,VB=30V.

图2 半波整流电路

利用Multisim对单相半波、全波、桥式整流、电容滤波电路仿真

图3 桥式整流电路

4、 创建如