專利名稱：濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一個低通濾波器的濾波電路以及一種具有該濾波電路的電路配置。
背景技術(shù)：
濾波電路，特別是用于電池充電器電路的濾波電路，是以不同的方式為人們所知并且用于例如鐵路的牽引車中。圖6示出了一個電池充電器電路1的一個框圖，其中該電池充電器電路具有能夠生成一個110V的標稱電壓并且具有一個內(nèi)阻R1的電池2。牽引車的電池2通過機載供應(yīng)系統(tǒng)的充電調(diào)節(jié)器進行充電，其中的機載供應(yīng)系統(tǒng)在框圖中由一個理想的發(fā)生器A和一個二極管D1代表，并且用一個脈動DC電壓(方波電壓)，以50Hz的頻率、230V的最大值，對電池進行充電。
在電池充電器電路1的B點處的、具有230V的最大值的方波電壓U，按照時間在圖7a中示出，在電池充電器電路1的J點處的電流I則在圖7b中示出。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于電池充電器電路1的濾波電路3同樣地在圖6中示出。濾波電路3包括一個低通濾波器5，該低通濾波器5具有一個電容為4700μF的第一電容器C1和一個2.5Ω的電阻R3。預(yù)先串聯(lián)連接到低通濾波器5的是一個結(jié)構(gòu)完全相同的、具有一個第二電容器C2和一個第二電阻R2的第二低通濾波器4，其中第二電容器C2與第一電容器C1具有相同的電容值以及第二電阻R2與第一電阻R1具有相同的電阻值。在圖6的框圖中，連接在濾波電路3的輸出端的電子設(shè)備用對應(yīng)于該電子設(shè)備的輸入電阻的負載電阻RL1來代表。濾波電路3用來平滑由電池充電器電路1供應(yīng)的電壓。
對于28Ω的一個負載電阻RL1，在C點處測量的濾波電路3的輸出電壓U在圖7d中示出，在K點處測量的輸出電流I則是在圖7c中示出。對于5.53A的最大電流，在C點處的輸出電壓的最大值具有一個155V的值。對于跟隨在濾波電路3之后的電子設(shè)備，濾波電路3的輸出電壓是相關(guān)值，因為在目前情況下該電子設(shè)備只容忍155V的最大電壓(圖7d中的虛線)。因此即使對在濾波電路3上的更大的負載，其由電子設(shè)備的較大的輸入電阻所確定，也應(yīng)該避免濾波電路3的輸出電壓的進一步增加。
對于提高到28kΩ(與圖7相比，增加了1000倍)的負載電阻RL1，在C點處的濾波電路3的輸出電壓在圖8d中示出，在K點處的輸出電流在圖8c中示出。在C點處的最大輸出電壓為186V，在K點處的最大電流僅為6.65mA，由于此原因它在圖8c中基于所選擇的比例表示為在零線處的一條水平線。與圖7b的19.1A的最大安培數(shù)相比，圖8b示出的在J點處的安培數(shù)減小到最大值為12.5A，盡管在B點處的最大電壓在圖7a中與在圖8a中一樣都是最大值為230V。
在此對跟隨在濾波電路3之后的電子設(shè)備造成問題，因為對于28kΩ的負載電阻RL(輸入電阻)，186V的輸出電壓(圖8d)超過了155V的其最大容忍輸入電壓。對于濾波電路3，它不可能將來自電池充電器電路1的大范圍波動的輸入電壓轉(zhuǎn)換為一個穩(wěn)定的輸出電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種濾波電路，其以低的損耗，將一個劇烈波動的輸入電壓轉(zhuǎn)換為一個最大電壓盡可能地獨立于負載的輸出電壓。
根據(jù)本發(fā)明利用一個濾波電路達成此目的，在該濾波電路中，利用低通濾波器的或預(yù)先連接到該低通濾波器的另一個低通濾波器的輸入，在一個反向電流二極管上重新生成該低通濾波器的輸出。
存儲在低通濾波器中的能量在反向電流二極管上傳回到低通濾波器的電壓輸入，因此穩(wěn)定了輸出電壓，與此同時改進了對HF的過濾和對浪涌電壓的阻礙。
在一個有利的實施方式中，低通濾波器包括至少一個電阻和至少一個電容器。以此方式構(gòu)造的低通濾波器可以通過反向電流二極管實現(xiàn)一個特別有利的反饋。
在一個優(yōu)選的實施方式中，低通濾波器包括一個扼流圈。扼流圈典型地為一個線繞材料，例如一個扼流線圈，并用來減小濾波電路的輸出電壓的、由反向電流二極管加強了的輸出紋波。
在一個特別優(yōu)選的實施方式中，低通濾波器和另一個低通濾波器在結(jié)構(gòu)上是相同的。作為其結(jié)果，可以減少電路所需要的元件的類型和元件的尺寸的數(shù)量。
本發(fā)明還涉及一種電路配置，其中該電路配置具有一個如上所述的濾波電路以及一個包括一個電池和一個D.C.發(fā)生器的電池充電器電路。D.C.發(fā)生器生成一個方波電壓用來對電池充電。因而濾波電路的輸入電壓對應(yīng)于電池的標稱電壓，在其上疊加有發(fā)生器的方波電壓。
在一個實施方式中，反向電流二極管的內(nèi)阻與電池的內(nèi)阻適應(yīng)的方式使得通過反向電流二極管的最大電流不會超過范圍。如果通過其中的電流超過范圍，反向電流二極管可能被毀壞。
從參考了示出本發(fā)明的詳細本質(zhì)的附圖的、跟隨了本發(fā)明的實施方式的說明書和從權(quán)利要求書，本發(fā)明進一步的特征和優(yōu)勢將得以顯現(xiàn)。各個特征可以每一個單獨個別地或幾個共同地以任何組合的方式作為本發(fā)明的變型實現(xiàn)。


在示意圖中描繪了一個實施方式并且用隨后的說明對該實施方式進行了解釋。所示為圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的具有一個電池充電器電路和一個帶反向電流二極管的濾波電路的電路配置的一個實施方式；圖2a-2d分別表示了對于一個28Ω的電阻的負載，在圖1的電池充電器電路、以及濾波電路的輸出的電流和電壓曲線；圖3a-3d是對于一個28kΩ的電阻的負載的、對應(yīng)于圖2的圖；圖4a-4d分別表示了對于一個28Ω的電阻的負載，沒有通過一個反向電流二極管的反饋的、在圖1的電池充電器電路、以及濾波電路的輸出的電流和電壓曲線；圖5a-5d是對于一個28kΩ的電阻的負載的、對應(yīng)于圖4的圖；圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、具有一個電池充電器電路和一個濾波電路的一個電路配置；圖7a-7d分別表示了對于一個28Ω的電阻的負載，在圖6的電池充電器電路、以及濾波電路的輸出的電流和電壓曲線；以及圖8a-8d是對于一個28kΩ的電阻的負載的、對應(yīng)于圖7的圖。
具體實施例方式
圖1示出了一個具有一個電池充電器電路1(見圖6)和一個具有一個低通濾波器7的濾波電路6的電路配置的一個框圖，其中低通濾波器7具有一個4700μF的電容器C5和一個2.0Ω的電阻R5。串聯(lián)排列到電阻R5的是一個作為扼流圈的線圈9，其在框圖中用一個13mH的電感DR2和一個0.5Ω的內(nèi)阻RDR2來表示。另一個相同結(jié)構(gòu)的低通濾波器8預(yù)先連接到低通濾波器7并且具有另一個電容器C4和另一個電阻R4，還具有另一個由一個內(nèi)阻RDR1和一個電感DR1組成的扼流圈10。扼流圈9和10用來減小濾波電路6的輸出電壓的紋波。
布置在低通濾波器7的輸出和另一個低通濾波器8的輸入之間的是一個反向電流二極管11，其在框圖中用一個理想二極管D2和一個二極管電阻RD2來表示。這樣開關(guān)反向電流二極管11，從而使一個電流可以從低通濾波器7的輸出流到另一個低通濾波器8的輸入，同時阻止電流在相反方向的流動。在濾波電路6之后的電子設(shè)備用一個輸入電阻RL2來表示。
二極管電阻RD2限制電流的返回并且適合于電池充電器電路1的電池2的內(nèi)阻R1，從而反向電流二極管的最大電流不超過范圍。
對于一個28Ω的負載電阻RL2，圖2示出了在電池充電器電路1的輸出的、在B點處的電壓曲線(圖2a)和在J點處的電流曲線(圖2b)，以及濾波電路6的輸出的、在L點處的電流曲線(圖2c)和在D點處的電壓曲線(圖2d)。在D點處的最大電壓是一個在135V的值，因此很好地落在后續(xù)的電子設(shè)備將出現(xiàn)過載的155V的極限之內(nèi)。
對于一個28kΩ的增大的負載電阻RL2，圖3示出了在B，J和L，D點處的電流(圖3b和3c)和電壓(圖3a和3d)。即使增大了負載電阻RL2，在D點處的電壓也只有155V的最大值，因此這是在由后續(xù)的電子設(shè)備能容忍的范圍之內(nèi)。
當通過反向電流二極管11的反饋不存在時，對于具有28Ω或28kΩ的負載電阻的濾波電路6，圖4和圖5分別示出了在B，J和L，D點處的電流(圖4b，4c和5b，5c)和電壓(圖4a，4d和5a，5d)。在D點處的電壓的最大值，對于28Ω的負載電阻為144V(見圖4d)，而對于28kΩ的負載電阻為175V(見圖5d)。
從在D點處的、圖2d和3d的與圖4d和5d的最大電壓值的比較中，可以清楚地看出，作為反向電流二極管11的反饋的一個結(jié)果，如果負載電阻RL2出現(xiàn)一個相當可觀的增加，在D點處的電壓值將減小并且對后續(xù)電子設(shè)備的輸入電壓的增加會受到限制。通過反向電流二極管11就可以達到這樣的結(jié)果，而不需要相當?shù)母郊与娐窂?fù)雜性或有源電子設(shè)備。因此在平滑輸出電壓的同時，濾波電路6以一個簡單的方式使輸出電壓穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種具有一個濾波電路的電路配置，該濾波電路具有一個低通濾波器，其中利用該低通濾波器的或預(yù)先連接到該低通濾波器的另一個低通濾波器的輸入，在一個反向電流二極管上重新生成該低通濾波器的輸出，其中該電路配置包括一個電池充電器電路，其包括一個電池和一個D.C.發(fā)生器，該反向電流二極管的內(nèi)阻與該電池的內(nèi)阻適應(yīng)使得通過該反向電流二極管的最大電流不會超過范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路配置，其中該低通濾波器包括至少一個電阻和至少一個電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路配置，其中該低通濾波器包括一個扼流圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路配置，其中該低通濾波器和該另一個低通濾波器在結(jié)構(gòu)上是相同的。
全文摘要
在一個具有一個低通濾波器(7)的濾波電路(6)中，利用該低通濾波器的或預(yù)先連接到該低通濾波器(7)的另一個低通濾波器(8)的輸入，在一個反向電流二極管(11)上重新生成該低通濾波器(7)的輸出。一個電路配置包括這樣的一個濾波電路(6)以及一個電池充電器電路(1)，該電池充電器電路具有一個電池(2)和一個D.C.發(fā)生器(A)。
文檔編號H02J7/00GK1808833SQ20051013201
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者海因茨·特勒馮特, 曼弗雷德·席姆科維奇 申請人:阿爾卡特公司