通信電源電子濾波電路分析

通信設備一般都需要直流電源供電。直流電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路等四部分組成。直流電源變壓器將220 V交流電降壓，變換為所需要的電壓值；整流電路通過(guò)整流二極管將交流電壓轉換為直流電壓；直流電源濾波電路通過(guò)低通濾波電路將交流分量濾出，使輸出電壓平滑；穩壓電路使輸出電壓不受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、負載和溫度變化的影響，提高輸出電壓的穩定性。

常用的直流電源濾波電路有無(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。

直流電源中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數來(lái)表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。

脈動(dòng)系數(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值／輸出電壓的直流分量

半波整流輸出電壓的脈動(dòng)系數為S=1．57，全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動(dòng)系數S≈O．67。對于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后，其脈動(dòng)系數S=1／(4(RLC／T-1)。(T為整流輸出的直流脈動(dòng)電壓的周期。)

RC-π型濾波電路，實(shí)質(zhì)上是在電容濾波的基礎上再加一級RC濾波電路組成的。如圖1虛線(xiàn)框即為加的一級RC濾波電路。若用S表示C1兩端電壓的脈動(dòng)系數，則輸出電壓兩端的脈動(dòng)系數S=(1/ωC2R)S。

由分析可知，在ω值一定的情況下，R愈大，C2愈大，則脈動(dòng)系數愈小，也就是濾波效果就越好。而R值增大時(shí)，電阻上的直流壓降會(huì )增大，這樣就增大了直流電源的內部損耗；若增大C2的電容量，又會(huì )增大電容器的體積和重量，實(shí)現起來(lái)也不現實(shí)。

為了解決這個(gè)矛盾，于是常常采用直流電源有源濾波電路，也被稱(chēng)作直流電源電子濾波器。電路如圖2。它是由C1、R、C2組成的π型RC濾波電路與有源器件--晶體管T組成的射極輸出器連接而成的電路。由圖2可知，流過(guò)R的電流IR=IE／(1+β)=IRL／(1+β)。流過(guò)電阻R的電流僅為負載電流的1/(1+β)．所以可以采用較大的R，與C2配合以獲得較好的濾波效果，以使C2兩端的電壓的脈動(dòng)成分減小，輸出電壓和C2兩端的電壓基本相等，因此輸出電壓的脈動(dòng)成分也得到了削減。

從RL負載電阻兩端看，基極回路的濾波元件R、C2折合到射極回路，相當于R減小了(1+β)倍，而C2增大了(1+β)倍。這樣所需的電容C2只是一般RCπ型濾波器所需電容的1／β，比如晶體管的直流放大系數β=50，如果用一般RCπ型濾波器所需電容容量為1000μF，如采用電子濾波器，那么直流電源電容只需要20μF就滿(mǎn)足要求了。采用此電路可以選擇較大的電阻和較小的電容而達到同樣的濾波效果，因此被廣泛地用于一些小型電子設備的直流電源之中。