基于Multisim的LC整流濾波電路分析

鐘俊 劉輝 劉恒

摘? ?要：Multisim在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，文章以π型LC整流濾波電路為例，詳細(xì)描述了Multisim的具體應(yīng)用，通過(guò)改變相應(yīng)的參數(shù)，觀察各參數(shù)對(duì)應(yīng)的輸出波形，以達(dá)到理解電路的工作原理及相關(guān)參數(shù)具體作用的目的。

關(guān)鍵詞：Multisim;電氣工程;LC整流濾波電路;輸出波形

在電氣工程領(lǐng)域中，很多設(shè)備都需要用到穩(wěn)定的直流電源供電。實(shí)際應(yīng)用中可以利用化學(xué)蓄電池以及直流發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生直流電，但性?xún)r(jià)比最高的獲取直流電源的方式是把交流電直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。通過(guò)橋式整流電路，可以實(shí)現(xiàn)將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電，但此時(shí)的直流電波動(dòng)較大，為了將此時(shí)的脈動(dòng)直流電變得更平滑，需要引入相應(yīng)的濾波元器件，構(gòu)成濾波電路，本文以π型LC濾波電路為例，通過(guò)Multisim軟件的應(yīng)用，可以快速、直觀地觀測(cè)到元器件不同參數(shù)對(duì)輸出波形的影響[1-2]。

1? ? π型LC整流濾波電路

1.1? 整流電路

整流電路主要使用二極管的正偏導(dǎo)通，反偏截止的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娹D(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)直流電。常用的有單相半波整流電路和橋式整流電路等。本文引入橋式整流電路，圖1電路中，U1為外界交流電源電壓（有效值為20 V，頻率為60 Hz，初始相位為0），T1為10∶1的變壓器，U2為變壓器副邊交流電壓，D1是由4個(gè)二極管組成的橋式電路[3]。

其中，U2正半周時(shí)，電流的流向?yàn)椋?→7→4→R1→5 →8→6。

U2負(fù)半周時(shí)，電流的流向?yàn)椋?→9→4→R1→5→10→3。

經(jīng)過(guò)橋式整流電路的作用，將輸入正弦交流電U2轉(zhuǎn)變成了負(fù)載R1上的脈動(dòng)直流電輸出，利用示波器測(cè)出其輸出波形如圖2所示。

1.2? 濾波電路

通過(guò)橋式整流電路，可以將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)直流電，但此時(shí)直流電的波動(dòng)幅度較大，為了讓其輸出更加平滑以及消除里面的交流成分，可以在整流電路中加入一些元器件構(gòu)成濾波電路。在上述整流電路中加入2個(gè)電容，1個(gè)電感，構(gòu)成了π型LC濾波電路[4]，如圖3所示。

（1）S1，S2斷開(kāi)時(shí)的波形如圖4所示。

（2）S1，S2閉合時(shí)的波形如圖5所示。

（3）參數(shù)的改變：將L1從10 H變?yōu)?0 H;C1，C2從1 ?F變?yōu)?0 ?F，波形如圖6所示。

通過(guò)上述研究可以看出，加入L，C組成濾波電路后，輸出電壓不僅變得比較平滑，而且平均值也變大了，對(duì)比圖4和圖5的波形顯示結(jié)果，當(dāng)L，C的數(shù)值增大，輸出的波形越來(lái)越平滑。其中，圖6的輸出電壓波形已經(jīng)接近了理論的直流電壓波形。這是因?yàn)殡S著L，C的數(shù)值變大，整個(gè)電路的放電速度逐漸變緩，所以輸出電壓越來(lái)越平滑[5]。

2? ? 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用Multisim仿真軟件可以準(zhǔn)確地對(duì)LC整流濾波電路性能進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果判斷電路中相關(guān)參數(shù)的更改是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，從而提高分析與設(shè)計(jì)的能力。

[參考文獻(xiàn)]

[1]黃建清，李婉蘋(píng)，王立輝，等.Multisim在模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化，2017（4）：168-170.

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[5]曹春雷.基于Multisim的整流濾波電路分析[J].中國(guó)科技信息，2013（4）：87-88.

Analysis of LC rectifier and filter circuit based on multisim

Zhong Jun， Liu Hui， Liu Heng

（School of Electromechanic Engineering， Anhui Vocational and Technical College， Hefei 230011， China）

Abstract：Multisim is widely used in the field of electrical engineering. Taking type π LC rectifier and filter circuit as an example， this paper describes the specific application of multisim in detail. By changing the corresponding parameters and observing the output waveforms corresponding to each parameter， the purpose of understanding the working principle of the circuit and the specific role of the relevant parameters is achieved.

Key words：multisim; electrical engineering; LC rectifier and filter circuit; output waveform