滤波电路

一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。

电源工程师必看：各种滤波电路合集

由 cathy 提交于周一, 28 九月 2020 - 13:53

在整流电路输出的电压是单脉动性电压，不能直接给电子电路使用。所以要对输出的电压进行滤波，消除电压中的交流成分，成为直流电后给电子电路使用。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：电容器、电感器。本文对其各种形式的滤波电路进行分析。

、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。在图 1(b)中，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。

3、滤波电路

交流电经过整流后得到的是脉动直流，这样的直流电源由于所含交流纹波很大，不能直接用作电子电路的电源。滤波电路可以大大降低这种交流纹波成份，让整流后的电压波形变得比较平滑。

（1）电容滤波电路

电容滤波电路图见图2-3-23，电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的上升段，电容C1充电，由于充电时间常数很小，所以充电速度很快；在脉动直流波形的下降段，电容C1放电，由于放电时间常数很大，所以放电速度很慢。在C1还没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容C1的反复充放电实现了滤波作用。滤波电容C1两端的电压波形见图2-3-24（b）。

基本电路：一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。

1、变压电路

通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压，次级绕组输出所需要的交流电压。通俗的说，电源变压器是一种电→磁→电转换器件。即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场，磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时，电路闭合，次级电路有交变电流通过。变压器的电路图符号见图2-3-1。

常见的π型滤波电路包括两个电容和一个电感，有RC和LC两种类型，一般在输出电流不大的情况下用RC，并且R的取值不能太大，但效果一般不如LC电路。在LC电路里有一个电感，可以根据输出电流大小和频率高低选择电感量的大小，因为电感体积大且成本高，所以目前多数是采用RC滤波电路。

π型滤波电路是一种二级滤波器，作用就是去除不需要的谐波，在直流电源中是减小电流的脉动，使电流更加平滑。RC滤波电路是由两只滤波电容和一个滤波电阻组成，一级电容和前级的输出阻抗构成一级滤波，可以初步滤除交流分量。由于电容对交流纹波来说仍存在阻抗，且前级的阻抗较小，一般经过一级滤波后仍残余有一定的交流分量。在经过R和二级电容组成的二级滤波后，可以再次减小纹波。

1、一种常用的无源低通滤波电路

上图由RC组成的低通滤波电路很常用，在直流信号处理中常常会出现。熟悉RC微积分电路的可知，这不只是RC积分电路，其实积分电路具有低通滤波的功能。

下图电压采集电路中就使用到了该滤波电路。

干货——对电源噪声特别敏感的滤波器设计

由 cathy 提交于周四, 4 四月 2019 - 16:34

在一些对噪声特别敏感的电路中，如以太网物理层芯片的核心电源中，要求滤波电路不仅能衰减高频段噪声，而且能衰减低频段噪声。即要求此电源滤波电路作为一个全频段的噪声衰减器。这种设计方法长用于对噪声特别敏感的电源，如时钟的电源等。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-04/博客/100018882-65335-l1.jpg" alt=“某以太网芯片的电源滤波电路” width="600"></center><center>某以太网芯片的电源滤波电路</center>

在此设计中LC电路能屡出高频段噪声，而本电路中的R则是作为一个噪声的全频段衰减器。当然了，在这些电路中电阻还有一个作用便是降低整个电源电路的品质因数Q。

Q定义为回路发生谐振时，存储能量与一周内消耗的能量比值。在一个有L、C、R组成的串联电路中，总阻抗为Z。

滤波电路设计干货——使用不同的电容组合优化滤波效果

由 cathy 提交于周二, 2 四月 2019 - 13:37

在设计很多电源电路滤波器时，我们希望电源上的滤波器工作的带宽越宽越好。但是我们应该如何去选择电容呢？

一些常见的电容器滤波组合，比如0603 1uF和0603 0.01uF的电容滤波组合和0603 1uF和0402 0.01uF的电容滤波组合那个滤波带宽宽一些呢，他们之间又有什么区别呢，应该怎样去选择呢？

下面我们就详细的分析不同电容的滤波器组合的作用。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-04/博客/100018805-64920-t1.jpg" alt=“0603 1uF和0603 0.01uF并联滤波” ></center><center>0603 1uF和0603 0.01uF并联滤波</center>

讨论：

由于多种不同的原因，可能需要在电流检测放大器(CSA)的输入或输出端进行滤波。今天，我们将重点谈谈在使用真正小的分流电阻(在1 mΩ以下)时，用NCS21xR和NCS199AxR电流检测放大器实现滤波电路。低于1 mΩ的分流电阻具有并联电感，在电流检测线上会引起尖峰瞬态事件，从而使CSA前端过载。我们来谈谈滤除这些特定的尖峰瞬态事件的主要考虑因素。

在某些应用中，被测量的电流可能具有固有噪声。在有噪声信号的情况下，电流检测放大器输出后的滤波通常更简单，特别是当放大器输出连接到高阻抗电路时。放大器输出节点在为滤波器选择组件时提供了最大的自由度，并且实现起来非常简单，尽管它可能需要后续的缓冲。

当分流电阻值减小时，并联电感对频率响应有显著影响。在小于1 mΩ的情况下，并联电感产生传递函数中的零点，通常导致在100 kHz的低频率下产生拐角频率。这种电感增加了电流检测线路上高频尖峰瞬态事件的幅值，从而使任何并联电流检测集成电路(IC)的前端过载。这个问题必须通过在放大器输入端进行滤波来解决。请注意，无论制造商如何声称，所有电流检测IC都容易受到此问题的影响。即使尖峰频率高于器件的额定带宽，也需要在器件的输入端进行滤波以解决此问题。