制冷设备电源电路技术分析（一）

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   整流电路输出的电压一般都是单向脉动性电压，纹波系数非常大，不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压滤波， 消除电压中的交流成分，变成直流电，给电子电路使提供驱动源。在滤波电路中，主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件，如：电容、电感。本文对其各种形式的滤波电路提供案例分析。

一、滤波电路种类

滤波电路主要有下列几种：电容滤波电路，这是最 基本的滤波电路；π 型 RC 滤波电路；π 型 LC 滤波电 路；电子滤波器电路。

二、滤波原理

1. 单向脉动性直流电压的特点

如图 1（a）所示。是单向脉动性直流电压波形，从图中可以看出，电压的方向性无论在何时都是一致的， 但在电压幅度上是波动的，就是在时间轴上，电压呈现 出周期性的变化，所以是脉动性的。但根据波形分解原理可知，这一电压可以分解一个直流电压和一组频率不同的交流电压，如图 1（b）所 示，虚线部分是单向脉动性直流电压 U。 中的直流成分，实线部分是 UO 中的交流成分。

2. 电容滤波原理

根据以上的分析，由于单向脉动性直流电压可分 解成交流和直流两部分。在电源电路的滤波电路中，利 用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性，或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。 图 2 所示是电容滤波原理图。

图 2（a）为整流电路的输出电路。交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电，即电路中的 UO。

图 2（b）为电容滤波电路。由于电容 C1 对直流电 相当于开路，这样整流电路输出的直流电压不能通过C1 到地，只有加到负载 RL 图为 RL 上。对于整流电路 输出的交流成分， 因 C1 容量较大， 容抗较小，交流成 分通过 C1 流到地 端，而不能加到负载 RL。这样，通过 电容 C1 的滤波， 从单向脉动性直 流电中取出了所需要的直流电压 +U。

滤波电容 C1 的容量越大，对交流成分的容抗越 小，使残留在负载 RL 上的交流成分越小，滤波效果就 越好。

3. 电感滤波原理

图 3 所示是电感滤波原理图。由于电感 L1 对直流 电相当于通路，这样整流电路输出的直流电压直接加 到负载 RL 上。

    对于整流电路输出的交流成分，因 L1 电感量较大，感抗较大，对交流成分产生很大的阻碍作用，阻止了交流电通过 C1 流到加到负载 RL。这样，通过电感 L1 的滤波，从单向脉动性直流电中取出了所需要的直 流电压 +U。

    滤波电感 L1 的电感量越大，对交流成分的感抗越 大，使残留在负载 RL 上的交流成分越小，滤波效果就 越好，但直流电阻也会增大。

三、π 型 RC滤波电路识图方法

    图 4 所示是 π 型 RC 滤波电路。电路中的 C1、C2 和 C3 是 3 只滤波电容，R1 和 R2 是滤波电阻，C1、R1 和C2 构成第一节 π 型的 RC 滤波电路， C2、 R2 和 C3 构成 第二节 π 型 RC 滤波电路。由于这种滤波电路的形式 如同希腊字母 π 和采用了电阻器、电容器，所以称为 π 型 RC 滤波电路。

π 型 RC 滤波电路原理如下：

（1）这一电路的滤波原理是：从整流电路输出的电 压首先经过 C1 的滤波，将大部分的交流成分滤除，然 后再加到由 R1 和 C2 构成的滤波电路中。C2 的容抗与 R1 构成一个分压电路，因 C2 的容抗很小，所以对交流 成分的分压衰减量很大，达到滤波目的。对于直流电而言，由于 C2 具有隔直作用，所以 R1 和 C2 分压电路 对直流不存在分压衰减的作用，这样直流电压通过 R1 输出。

（2）在 R1 大小不变时，加大 C2 的容量可以提高滤 波效果，在 C2 容量大小不变时，加大 R1 的阻值可以提 高滤波效果。但是，滤波电阻 R1 的阻值不能太大，因为流过负载的直流电流要流过 R1，在 R1 上会产生直流 压降，使直流输出电压 Uo2 减小。R1 的阻值越大，或流 过负载的电流越大时，在 R1 上的压降越大，使直流输 出电压越低。

（3） C1 是第一节滤波电容，加大容量可以提高滤波效果。但是 C1 太大后，在开机时对 C1 的充电时间 很长，这一充电电流是流过整流二极管的，当充电电流太大、时间太长时，会损坏整流二极管。所以采用这种 π 型 RC 滤波电路可以使 C1 容量较小，通过合理设计 R1 和 C2 的值来进一步提高滤波效果。

（4）这一滤波电路中共有 3 个直流电压输出端，分别输出 Uo1、 Uo2 和 Uo3 三组直流电压。其中， Uo1 只经过电 容 C1 滤波； Uo2 则经过了 C1、 R1 和 C2 电路的滤波，所 以滤波效果更好， Uo2 中的交流成分更小； Uo3 则经过了 2 节滤波电路的滤波，滤波效果最好，所以 Uo3 中的交 流成分最少。

（5） 3 个直流输出电压的大小是不同的。 Uo1 电压最 高，一般这一电压直接加到功率放大器电路，或加到需 要直流工作电压最高、工作电流最大的电路中； Uo2 电 压稍低，这是因为电阻 R1 对直流电压存在电压降； Uo3 电压最低，这一电压一般供给前级电路作为直流工作 电压，因为前级电路的直流工作电压比较低，且要求直 流工作电压中的交流成分少。

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