電感濾波一般用于負載電流變化較大或整流后的脈動直流中混有大量高頻紋波的場合(譬如,各種開關(guān)電源及DC-DC電源)。下面我們用感抗和容抗來解釋一下電感是如何濾波的?
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上圖是一個電感和電容構(gòu)成的LC濾波電路。我們知道,電感對交流電流的變化具有阻礙作用,交流電流的頻率越高,這種阻礙作用就越大,我們稱這種阻礙作用為感抗(XL),其計算公式為XL=2πfL。電容對交流電的阻礙作用稱為容抗,其公式為Xc=1/(2πfC),從公式可以看出,電容容量越大,交流電的頻率越高,容抗Xc就越小,故我們將電感和電容組合使用即可構(gòu)成一個LC濾波電路。
如上圖所示。假定上圖的LC濾波電路前級是一個DC-DC升壓電路的輸出級,其輸出的脈動直流中混有大量高頻紋波(為了計算方便,假定高頻紋波頻率為10KHz)。由于脈動直流中的直流成分的頻率為0,電感L對直流電來說,感抗XL為0,故直流成分可以順利通過電感L加到濾波電容C1、C2的兩端。
對于10KHz的高頻紋波,若L=10mH,C1=100μF(這里不考慮C2),則感抗XL為628Ω,容抗Xc為0.159Ω。對于脈動直流中的高頻紋波,經(jīng)L和C1濾波,相當于經(jīng)過一個628Ω和0.159Ω的電阻構(gòu)成的串聯(lián)分壓電路,這樣高頻紋波大部分降在了電感L兩端,而C1兩端的高頻紋波很小,這樣加在負載兩端(負載并聯(lián)在C1兩端)的高頻紋波也就大大減小。這就是電感濾波的基本原理。
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采用電感濾波,一般可以選用工字電感和貼片功率電感,并要求其直流電阻盡可能的小一些。另外,若負載電流較大,還應(yīng)考慮電感線圈的線徑是否能夠承受大電流。