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    交流電源濾波器電路圖及作用分析
  • 交流電源濾波器電路圖及作用分析
  •   發(fā)布日期: 2018-09-20  瀏覽次數(shù): 3,979

    本文主要介紹了關(guān)于交流電源濾波器的電路圖及其作用分析,希望通過本文能讓你對交流電源濾波器有更深的理解。

    電源濾波器

    電源濾波器,又名“電源EMI濾波器”,或是“EMI電源濾波器”,是一種無源雙向網(wǎng)絡(luò),是一種對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。

    交流電源濾波器電路圖及作用分析

    電源濾波器是針對電源端口電磁騷擾的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的,一般是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構(gòu)成的頻率選擇性二端口網(wǎng)絡(luò),實(shí)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內(nèi)提供了高的串聯(lián)阻抗和低的并聯(lián)阻抗,使它和噪聲源的阻抗和負(fù)載阻抗嚴(yán)重不匹配,從而把不希望的頻率分量發(fā)射回噪聲源。

    當(dāng)我們選用電源濾波器時(shí),應(yīng)主要考慮三個方面的指標(biāo):首先是電壓、電流,其次是插入損耗,最后是結(jié)構(gòu)尺寸。由于濾波器內(nèi)部一般是經(jīng)過灌封處理的,因此環(huán)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(huán)境特性有一定的影響。

    電源濾波器結(jié)構(gòu)

    根據(jù)電源端口的電磁騷擾特點(diǎn),電源EMI噪聲濾波器是一種無源低通濾波器,它無衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫矗蟠笏p隨交流電傳入的EMI噪聲,同時(shí)又能有效地抑制電源設(shè)備產(chǎn)生的EMI噪聲,阻止它們進(jìn)入交流電網(wǎng)干擾其它電子設(shè)備。

    電源濾波器的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示,這是一種無源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),對交流和直流電源都適用,具有雙向抑制性能。將它插入在交流電網(wǎng)中與電源之間,相當(dāng)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(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。

    交流電源濾波器電路圖及作用分析

    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(jī)殼漏電的危險(xiǎn)。L為共模扼流圈,它為同向繞在同一個鐵氧體環(huán)上的一對線圈,電感量約為幾毫亨(mH)。對于共模干擾電流,兩個線圈產(chǎn)生的磁場是同方向的,共模扼流圈表現(xiàn)出較大的阻抗,從而起到衰減干擾信號的作用;而對于差模信號(在這里是低頻電源電流),兩個線圈產(chǎn)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,也被稱作電子濾波器。直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)S來表示,此值越大,則濾波器的濾波效果越差。

    脈動系數(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)過二極管整流之后,方向單一了,但是大小(電流強(qiáng)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(wù),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(wěn)的直流電。

    交流電源濾波器電路圖及作用分析

    電源濾波器結(jié)構(gòu)

    交流電源濾波器電路

    交流電源濾波器電路圖及作用分析

    交流電源濾波器電路圖

    圖中的100H電感、0.1F電容組成高頻濾波器,用于吸收從電源線傳導(dǎo)進(jìn)來的中短波段的高頻噪聲干擾;圖中兩只對稱的5mH電感是由繞在同一只鐵心兩側(cè)、匝數(shù)相等的電感繞組構(gòu)成的,稱為共模電感,用于吸收因電源波形畸變而產(chǎn)生的諧波干擾;圖中的壓敏電阻用于吸收因雷擊等引起的浪涌電壓干擾。 交流電源濾波器的內(nèi)部電路。

    交流電源濾波器電路圖及作用分析

    電源濾波器中的共模電感

    當(dāng)50Hz電流流經(jīng)共模電感時(shí),由于進(jìn)線與出線產(chǎn)生的磁場方向相反,相互抵消,不會產(chǎn)生壓降,但共模電感對共模干擾卻有較大的感抗。

    交流電源濾波器電路圖及作用分析

    AC輸入整流濾波電路

    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,若電流過大,F(xiàn)1、F2、F3會燒毀保護(hù)后級電路。

    輸入濾波電路:C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制,防止對電源干擾,同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間,要對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。

    DC輸入濾波電路原理

    交流電源濾波器電路圖及作用分析

    輸入濾波電路:C1、L1、C2組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制,防止對電源干擾,同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。C3、C4為安規(guī)電容,L2、L3為差模電感。R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機(jī)的瞬間,由于C6的存在Q2不導(dǎo)通,電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時(shí)Q2導(dǎo)通。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象,在起機(jī)的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大,Q1導(dǎo)通使Q2沒有柵極電壓不導(dǎo)通,RT1將會在很短的時(shí)間燒毀,以保護(hù)后級電路。



    分析電源濾波器電路應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

    (1)分析濾波電容工作原理時(shí),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(shí)對濾波電容充電,當(dāng)沒有單向脈動性直流電壓輸出時(shí),濾波電容對負(fù)載放電。

    (2)分析濾波電感工作原理時(shí),主要是認(rèn)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。

    (3)進(jìn)行電子濾波器電路分析時(shí),要知道電子濾波管基極上的電容是濾波的關(guān)鍵元件。另外,要進(jìn)行直流電路的分析,電子濾波管有基極電流和集電極、發(fā)射極電流,流過負(fù)載的電流是電子濾波管的發(fā)射極電流,改變基極電流大小可以調(diào)節(jié)電子濾波管集電極與發(fā)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(wěn)壓功能,但加入穩(wěn)壓二極管之后可以使輸出的直流電壓比較穩(wěn)定。

    結(jié)語

    關(guān)于交流電源濾波器的介紹就到這里了,關(guān)于交流電源濾波器可進(jìn)一步探討的地方還有很多,篇幅所限在本文就不再贅述了,如有不足之處還望海涵。


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