電源濾波器在理想條件下，MC908GP32CBE可以消除半波或全波整流器輸出電壓的波動(dòng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓。因?yàn)殡娮与娐沸枰�(wěn)定的直流電壓和電流源，才能提供正常工作所需要的電能和偏壓，因此濾波電路是必需的。本節(jié)說(shuō)明，濾波器是應(yīng)用電容器來(lái)設(shè)計(jì)的。電源供應(yīng)器內(nèi)的穩(wěn)壓器，通常是運(yùn)用集成電路組成的。穩(wěn)壓器可以防止由于輸入電壓或負(fù)載的變化，所造成的濾波直流電壓的變化。
    在學(xué)習(xí)完本節(jié)的內(nèi)容后，你應(yīng)該能夠：說(shuō)明并且分析電源濾波器與穩(wěn)壓器的工作原理和特性；說(shuō)明濾波器的功能及用途；說(shuō)明電容式濾波器的工作原理；定義漣波電壓( ripple voltage)并計(jì)算漣波因子；參與討論有關(guān)電容輸入式濾波器中的突波電流；參與討論穩(wěn)壓器的工作原理。
    在大部分電源供應(yīng)器中，標(biāo)準(zhǔn)50Hz的交流電壓必須轉(zhuǎn)換成大致上是定值的直流電壓，如同我們先前所介紹過(guò)的情況一樣。半波整流器的50Hz脈沖直流輸出電壓，或者是100Hz全波整流器脈沖輸出電壓，均需經(jīng)過(guò)濾波處理，以便降低電壓大幅波動(dòng)的情形。圖2.24說(shuō)明濾波的概念，以及顯示從濾波器輸出近乎平直的直流輸出電壓。在濾波后的輸出電壓上出現(xiàn)的小波動(dòng)電匝，我們稱之為漣波(ripple)。

    1.電容輸入式濾波器
    圖2.25表示出利用電容輸入式濾波器(capacitor-input filter)的半波整流器。濾波器裝置只是一個(gè)電容器，從整流器的輸出端連接到地面。RL代表負(fù)載的等效阻抗值。我們將利用半波整流器來(lái)說(shuō)明基本原理，然后再擴(kuò)展到全波整流器。
    在第一個(gè)正的四分之一輸入周期，二極管是處于正向偏壓，電容器充電到距離輸入電壓峰值0. 7V以內(nèi)的電壓，如圖2.25(a)所示。當(dāng)輸入電壓開始從峰僮減少時(shí)，如圖2.25 (b)所示，此時(shí)電容器仍然保持它的電壓，使得二極管的陰極電壓高于陽(yáng)極，造成二極管處于反向偏壓。在這個(gè)周期的其余部分，電容器只能夠通過(guò)負(fù)載電阻進(jìn)行放電，放電的快慢則由時(shí)間常數(shù)決定，一般這個(gè)時(shí)間常數(shù)會(huì)比輸入電壓周期長(zhǎng)。時(shí)間常數(shù)越大，則電容器放電越慢。在下一周期的第一個(gè)四分之一周期，如圖2.25(c)所示，二極管再次由于輸入電壓超過(guò)電容器的電壓大約0. 7V，而處于正向偏壓的狀態(tài)。

                   
    (1)漣波電壓
    如你所知，電容器在周期一開始就快速充電，當(dāng)輸入電壓越過(guò)正峰值后，電容器便開始通過(guò)負(fù)載電阻緩慢放電（此時(shí)二極管處于反向偏壓的狀態(tài)）。因?yàn)槌浞烹娫斐呻娙萜麟妷旱牟▌?dòng)情況，稱之為漣波電壓(ripplevoltag。)。一般來(lái)說(shuō)，漣波并不是我們想要的結(jié)果；因此漣波越小，濾波的效果越佳，如圖2.26所示。

               
    對(duì)于指定的輸入頻率，全波整流器的輸出頻率為半波整流器的兩倍，如圖2.27所示。這使得全波整流器的濾波效果更佳，因?yàn)樵谳敵鲭妷旱姆逯抵g，全波整流器的間隔時(shí)間較短。對(duì)于相同的負(fù)載阻抗和電容器，全波整流電壓與半波整流電壓相比有更小的漣波。因?yàn)槿ㄕ髅}沖之間的時(shí)間間隔較短，因此電容器的放電時(shí)間也短，如圖2.28所示。

         
    2．漣波因子
    漣波因子(r)是濾波器效率的一種指標(biāo)，其定義如下：

                 r=Vr(pp)/VDC            (2.10)
其中，Vr(pp)是漣波電壓的峰峰值，而VDC則是濾波器輸出的直流電壓（平均電壓）部分，如圖2.29所示。漣波因子越低，則濾波的效果越好。要降低漣波因子，可以增加濾波電容器的電容值，或者增加負(fù)載電阻的阻抗值。

                
    對(duì)于具有電容輸入式濾波器的全波整流器，其漣波電壓峰峰值的近似值以及濾波器輸出電壓的直流部
分，可以用下列式子表示。其中，Vp(rec)是未經(jīng)濾波的整流電壓峰值。
             Vr(pp)≈(fRLC/1)Vp(rect)          (2.11)
             VDC≈(1-1/2fRLC)Vp(rect)          (2.12)
    這些近似值的式子，會(huì)在附錄B中，根據(jù)某些簡(jiǎn)化的假設(shè)條件加以推導(dǎo)出來(lái)。
   (3)電客輸入式濾波器的突波電流
    在圖2. 31(a)中的開關(guān)閉合之前，濾波電容器尚未充電。當(dāng)開關(guān)閉合的瞬間，電壓會(huì)如圖所示連接到橋式整流的部分，而尚未充電的電容器就如同短路一般。這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)突波電流Isurge，流過(guò)兩個(gè)正向偏壓的二極管D1和D2。最極端的情況就是當(dāng)次級(jí)電壓為峰值的時(shí)候，發(fā)生了這個(gè)開關(guān)閉合的狀況，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生最大值的突波電流Isurge(max)，如圖2.31(a)所示。

              
    此突波電流有可能會(huì)破壞這兩個(gè)二極管，因此有時(shí)我們會(huì)加上一個(gè)突波限流電阻，如圖2. 31(b)所示。此限流電阻的阻抗值相對(duì)于RL，必須是很小的值。這些二極管的額定值，必須能夠承受可能出現(xiàn)的正向突波電流最大值，這樣它們才能承受瞬間的突波電流。這項(xiàng)額定值在二極管的規(guī)格表中表示為IFSM。而突波限流電阻的最小阻抗值，可利用下式計(jì)算出來(lái)：
                            Rsurge=Vp(sec)-1.4V/IFSM   (2.13)
   3.穩(wěn)壓器
    若要濾波器能將電源供應(yīng)器的漣波降到一個(gè)較低的水平，最有效的方法就是將電容輸入式濾波器和穩(wěn)壓器合并一起使用。穩(wěn)壓器連接到濾波整流器的輸出端，不論輸入電壓、負(fù)載電流和溫度如何變化，都能維持輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓值。電容輸入式濾波器可以將穩(wěn)壓器輸入電壓的漣波，降到可接受的水平。這樣由大電容器和穩(wěn)壓器組成的電路并不貴，就可以作出一個(gè)極佳的小型電源供應(yīng)器。
    應(yīng)用最廣泛的IC穩(wěn)壓器都具備三個(gè)端點(diǎn)，一個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端，最后一個(gè)則是參考端（或者是穩(wěn)壓端）。穩(wěn)壓器的輸入電壓，先經(jīng)過(guò)電容器濾波，使得漣波的比率降低到10%以下。穩(wěn)壓器會(huì)進(jìn)一步將漣波電壓降到可忽略的水平。另外，大部分的穩(wěn)壓器都有一個(gè)內(nèi)部的參考電壓，短路保護(hù)裝置和過(guò)熱斷路電路。它們有各種不同的正負(fù)輸出電壓，可以設(shè)計(jì)成只需要很少的外接元件，就能有各種輸出電壓的形式。一般來(lái)說(shuō)，穩(wěn)壓器可以提供幾安[培]的定值電流，且有很高的漣波排除率( ripple  rej ection)。
    如圖2.32所示，具有三個(gè)端點(diǎn)的穩(wěn)壓器只需要幾個(gè)外加電容器，就能完成電源供應(yīng)器中的穩(wěn)壓功能，然后輸出固定的電壓。濾波時(shí)只需要在輸入電壓端和接地端之間，接上一個(gè)大電容器，就可實(shí)現(xiàn)。在輸出端必須并聯(lián)上一個(gè)輸出電容器(電容量一般從0.1～1.OμF)來(lái)改進(jìn)瞬時(shí)響應(yīng)( transient response)。

              
    圖2.33示出一個(gè)使用+5V穩(wěn)壓器的基本型固定電源供應(yīng)器。

        
    穩(wěn)壓器的執(zhí)行效率可以用百分率表示�？梢杂幂斎耄ň�性）調(diào)整率(input regulation或者line regulation)或者負(fù)載調(diào)整率(load regulation)表示。線性調(diào)整率是指針對(duì)輸入電壓的固定變動(dòng)量，會(huì)造成多少輸出電壓的變化情況。線性調(diào)整率通常定義成輸出電壓的變動(dòng)量與對(duì)應(yīng)的輸入電壓變動(dòng)量的比值，以百分率來(lái)表示：
    線性調(diào)整率＝（△V_OUT/△V_IN）×100%         (2.14)
    負(fù)載調(diào)整率是指當(dāng)負(fù)載電流在某一個(gè)范圍變動(dòng)時(shí)，會(huì)造成多少輸出電壓的變化，通常這個(gè)變化范圍是從最小的負(fù)載電流(無(wú)負(fù)載狀況下，NL)到最大的負(fù)載電流(全負(fù)載，F(xiàn)L)。通常表示成百分率，可以利用下列式子加以計(jì)算：
    負(fù)載調(diào)整率=（V_NL-V_FL/V_FL）×100%           (2.15)
其中，V_NL代表無(wú)負(fù)載時(shí)的輸出電壓，而V_FL則是在全負(fù)載（最大負(fù)載）時(shí)的輸出電壓。