CN1808833A - 滤波电路 - Google Patents

Abstract

在一个具有一个低通滤波器(7)的滤波电路(6)中，利用该低通滤波器的或预先连接到该低通滤波器(7)的另一个低通滤波器(8)的输入，在一个反向电流二极管(11)上重新生成该低通滤波器(7)的输出。一个电路配置包括这样的一个滤波电路(6)以及一个电池充电器电路(1)，该电池充电器电路具有一个电池(2)和一个D.C.发生器(A)。

Description

滤波电路

相关申请的交叉引用

本发明基于优先权申请EP 04293040.4，在此通过参考将其引入。

技术领域

本发明涉及一种具有一个低通滤波器的滤波电路以及一种具有该滤波电路的电路配置。

背景技术

滤波电路，特别是用于电池充电器电路的滤波电路，是以不同的方式为人们所知并且用于例如铁路的牵引车中。图6示出了一个电池充电器电路1的一个框图，其中该电池充电器电路具有能够生成一个110V的标称电压并且具有一个内阻R1的电池2。牵引车的电池2通过机载供应系统的充电调节器进行充电，其中的机载供应系统在框图中由一个理想的发生器A和一个二极管D1代表，并且用一个脉动DC电压(方波电压)，以50Hz的频率、230V的最大值，对电池进行充电。

在电池充电器电路1的B点处的、具有230V的最大值的方波电压U，按照时间在图7a中示出，在电池充电器电路1的J点处的电流I则在图7b中示出。

根据现有技术的用于电池充电器电路1的滤波电路3同样地在图6中示出。滤波电路3包括一个低通滤波器5，该低通滤波器5具有一个电容为4700μF的第一电容器C1和一个2.5Ω的电阻R3。预先串联连接到低通滤波器5的是一个结构完全相同的、具有一个第二电容器C2和一个第二电阻R2的第二低通滤波器4，其中第二电容器C2与第一电容器C1具有相同的电容值以及第二电阻R2与第一电阻R1具有相同的电阻值。在图6的框图中，连接在滤波电路3的输出端的电子设备用对应于该电子设备的输入电阻的负载电阻RL1来代表。滤波电路3用来平滑由电池充电器电路1供应的电压。

对于28Ω的一个负载电阻RL1，在C点处测量的滤波电路3的输出电压U在图7d中示出，在K点处测量的输出电流I则是在图7c中示出。对于5.53A的最大电流，在C点处的输出电压的最大值具有一个155V的值。对于跟随在滤波电路3之后的电子设备，滤波电路3的输出电压是相关值，因为在目前情况下该电子设备只容忍155V的最大电压(图7d中的虚线)。因此即使对在滤波电路3上的更大的负载，其由电子设备的较大的输入电阻所确定，也应该避免滤波电路3的输出电压的进一步增加。

对于提高到28kΩ(与图7相比，增加了1000倍)的负载电阻RL1，在C点处的滤波电路3的输出电压在图8d中示出，在K点处的输出电流在图8c中示出。在C点处的最大输出电压为186V，在K点处的最大电流仅为6.65mA，由于此原因它在图8c中基于所选择的比例表示为在零线处的一条水平线。与图7b的19.1A的最大安培数相比，图8b示出的在J点处的安培数减小到最大值为12.5A，尽管在B点处的最大电压在图7a中与在图8a中一样都是最大值为230V。

在此对跟随在滤波电路3之后的电子设备造成问题，因为对于28kΩ的负载电阻RL(输入电阻)，186V的输出电压(图8d)超过了155V的其最大容忍输入电压。对于滤波电路3，它不可能将来自电池充电器电路1的大范围波动的输入电压转换为一个稳定的输出电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种滤波电路，其以低的损耗，将一个剧烈波动的输入电压转换为一个最大电压尽可能地独立于负载的输出电压。

根据本发明利用一个滤波电路达成此目的，在该滤波电路中，利用低通滤波器的或预先连接到该低通滤波器的另一个低通滤波器的输入，在一个反向电流二极管上重新生成该低通滤波器的输出。

存储在低通滤波器中的能量在反向电流二极管上传回到低通滤波器的电压输入，因此稳定了输出电压，与此同时改进了对HF的过滤和对浪涌电压的阻碍。

在一个有利的实施方式中，低通滤波器包括至少一个电阻和至少一个电容器。以此方式构造的低通滤波器可以通过反向电流二极管实现一个特别有利的反馈。

在一个优选的实施方式中，低通滤波器包括一个扼流圈。扼流圈典型地为一个线绕材料，例如一个扼流线圈，并用来减小滤波电路的输出电压的、由反向电流二极管加强了的输出纹波。

在一个特别优选的实施方式中，低通滤波器和另一个低通滤波器在结构上是相同的。作为其结果，可以减少电路所需要的元件的类型和元件的尺寸的数量。

本发明还涉及一种电路配置，其中该电路配置具有一个如上所述的滤波电路以及一个包括一个电池和一个D.C.发生器的电池充电器电路。D.C.发生器生成一个方波电压用来对电池充电。因而滤波电路的输入电压对应于电池的标称电压，在其上叠加有发生器的方波电压。

在一个实施方式中，反向电流二极管的内阻与电池的内阻适应的方式使得通过反向电流二极管的最大电流不会超过范围。如果通过其中的电流超过范围，反向电流二极管可能被毁坏。

从参考了示出本发明的详细本质的附图的、跟随了本发明的实施方式的说明书和从权利要求书，本发明进一步的特征和优势将得以显现。各个特征可以每一个单独个别地或几个共同地以任何组合的方式作为本发明的变型实现。

附图说明

在示意图中描绘了一个实施方式并且用随后的说明对该实施方式进行了解释。所示为：

图1是一个根据本发明的具有一个电池充电器电路和一个带反向电流二极管的滤波电路的电路配置的一个实施方式；

图2a-2d分别表示了对于一个28Ω的电阻的负载，在图1的电池充电器电路、以及滤波电路的输出的电流和电压曲线；

图3a-3d是对于一个28kΩ的电阻的负载的、对应于图2的图；

图4a-4d分别表示了对于一个28Ω的电阻的负载，没有通过一个反向电流二极管的反馈的、在图1的电池充电器电路、以及滤波电路的输出的电流和电压曲线；

图5a-5d是对于一个28kΩ的电阻的负载的、对应于图4的图；

图6是根据现有技术的、具有一个电池充电器电路和一个滤波电路的一个电路配置；

图7a-7d分别表示了对于一个28Ω的电阻的负载，在图6的电池充电器电路、以及滤波电路的输出的电流和电压曲线；以及

图8a-8d是对于一个28kΩ的电阻的负载的、对应于图7的图。

具体实施方式

图1示出了一个具有一个电池充电器电路1(见图6)和一个具有一个低通滤波器7的滤波电路6的电路配置的一个框图，其中低通滤波器7具有一个4700μF的电容器C5和一个2.0Ω的电阻R5。串联排列到电阻R5的是一个作为扼流圈的线圈9，其在框图中用一个13mH的电感DR2和一个0.5Ω的内阻RDR2来表示。另一个相同结构的低通滤波器8预先连接到低通滤波器7并且具有另一个电容器C4和另一个电阻R4，还具有另一个由一个内阻RDR1和一个电感DR1组成的扼流圈10。扼流圈9和10用来减小滤波电路6的输出电压的纹波。

布置在低通滤波器7的输出和另一个低通滤波器8的输入之间的是一个反向电流二极管11，其在框图中用一个理想二极管D2和一个二极管电阻RD2来表示。这样开关反向电流二极管11，从而使一个电流可以从低通滤波器7的输出流到另一个低通滤波器8的输入，同时阻止电流在相反方向的流动。在滤波电路6之后的电子设备用一个输入电阻RL2来表示。

二极管电阻RD2限制电流的返回并且适合于电池充电器电路1的电池2的内阻R1，从而反向电流二极管的最大电流不超过范围。

对于一个28Ω的负载电阻RL2，图2示出了在电池充电器电路1的输出的、在B点处的电压曲线(图2a)和在J点处的电流曲线(图2b)，以及滤波电路6的输出的、在L点处的电流曲线(图2c)和在D点处的电压曲线(图2d)。在D点处的最大电压是一个在135V的值，因此很好地落在后续的电子设备将出现过载的155V的极限之内。

对于一个28kΩ的增大的负载电阻RL2，图3示出了在B，J和L，D点处的电流(图3b和3c)和电压(图3a和3d)。即使增大了负载电阻RL2，在D点处的电压也只有155V的最大值，因此这是在由后续的电子设备能容忍的范围之内。

当通过反向电流二极管11的反馈不存在时，对于具有28Ω或28kΩ的负载电阻的滤波电路6，图4和图5分别示出了在B，J和L，D点处的电流(图4b，4c和5b，5c)和电压(图4a，4d和5a，5d)。在D点处的电压的最大值，对于28Ω的负载电阻为144V(见图4d)，而对于28kΩ的负载电阻为175V(见图5d)。

从在D点处的、图2d和3d的与图4d和5d的最大电压值的比较中，可以清楚地看出，作为反向电流二极管11的反馈的一个结果，如果负载电阻RL2出现一个相当可观的增加，在D点处的电压值将减小并且对后续电子设备的输入电压的增加会受到限制。通过反向电流二极管11就可以达到这样的结果，而不需要相当的附加电路复杂性或有源电子设备。因此在平滑输出电压的同时，滤波电路6以一个简单的方式使输出电压稳定。

Claims (4)

1.一种具有一个滤波电路的电路配置，该滤波电路具有一个低通滤波器，其中利用该低通滤波器的或预先连接到该低通滤波器的另一个低通滤波器的输入，在一个反向电流二极管上重新生成该低通滤波器的输出，其中该电路配置包括一个电池充电器电路，其包括一个电池和一个D.C.发生器，该反向电流二极管的内阻与该电池的内阻适应使得通过该反向电流二极管的最大电流不会超过范围。

2.根据权利要求1所述的电路配置，其中该低通滤波器包括至少一个电阻和至少一个电容器。

3.根据权利要求1所述的电路配置，其中该低通滤波器包括一个扼流圈。

4.根据权利要求1所述的电路配置，其中该低通滤波器和该另一个低通滤波器在结构上是相同的。

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