1. Пасивні згладжу вальні фільтри

2. А кишені згладжу вальні фільтри

Ключові терміни та поняття:

згладжувачьний фільтр, ^х С - фільтр. ^х L - фільтр, ^ LC-фільтр, RC-фільтр, * Г-подібний фільтр, ^х П-подібний фільтр, ^х пасивний фільтр, ^х активний фільтр, ^х коефіцієнт пульсацій, ^х коефіцієнт згладжування, ^х л-параметри фільтра

Форма напруги на виході випростувачів не є достатньо гладкою й характеризується пульсаціями, зумовленими наявністю у випростаній напрузі вищих гармонік. їх вплив (кількісна характеристика) визна­чається коефіцієнтом пульсацій К„. Сучасні пристрої електроніки вимагають такий рівень пульсацій випростаної напруги, який харак­теризується К_п = 10^-2 ÷ 10^-4 . Тому, для зниження рівня пульсацій, використовують згладжувальні фільтри, основною характеристикою яких є коефіцієнт згладжування

де Кп.вx, K п.вих — коефіцієнти пульсацій випростаної напруги на вході та виході фільтра відповідно.

За принципом роботи та схемним рішенням згладжувальні фільт­ри поділяються на пасивні та активні (електронні).

4.1. Пасивні згладжувальні фільтри

Пасивні згладжувальні фільтри базуються на фізичних властивос­тях пасивних елементів. Найширше використовуються схеми фільт­рів: типу «С»; типу «L» і типу «LC» або їх комбінації (рис. 29).

Робота фільтра типу «С» (рис. 29, а) базується на властивості єм­ності нагромаджувати електричну енергію та явищі заряду-розряду конденсатора. Конденсатор заряджається тоді, коли вхідна напруга u_BX більша, ніж напруга на конденсаторі u_вих і розряджається через опір навантаження за умови u_вх < u_вих (рис. 30, а).

Фільтр типу «С» застосовують у схемах випростувачів з потужніс­тю навантаження Р_d < 300 Вт. Коефіцієнт пульсацій випростаної на­пруги на виході такого фільтра за умови, що τ_розр > 10Т (Т— період змінної складової) визначається за формулою

де τ_розр — стала часу розряду конденсатора; f— частота основної гармоніки випростаної напруги; R_н — опір навантаження; Сф — єм­ність фільтра.

Рис 29. Схеми пасивних фільтрів: а - С-фільтр; б - L-фільтр; в - LС-фільтр (Г-подібний); г — RC-фільтр (Г-подібний)

У разі використання фільтра типу «С» необхідно враховувати, що під час заряду конденсатора струм діода обмежується тільки опором вторинної обвитки трансформатора (опір діода у відкритому стані с дуже малий). Тому, з метою обмеження величини струму послідовно до діода, вмикають додатковий резистор.

Для споживачів потужністю, більшою ніж 300 Вт, застосовують фільтр типу «L» (рис. 29, б). Послідовне з'єднання елементів Lф і Rн зумовлює відставання за фазою струму І_d відносно напруги u_вх. Для збільшення ефективності згладжування використовують навої індук­тивності з феромагнетним осердям. Індуктивність нагромаджує магнетну енергію, що веде до збільшення тривалості проходження струму порівняно з тривалістю додатної напруги на діоді (рис. 30, б). Внаслідок цього зменшуються пульсації випростаної напруги на на­вантаженні, а коефіцієнт згладжування у цьому випадку визначається за виразом q = 2π f Lф / Rн , де Lф — індуктивність фільтра.

Ефективність роботи такого фільтра визначається співвідношен­ням ωLф >> R_H. Тому ці фільтри рекомендується використовувати у схемах трифазних випростувачів, які характеризуються великими струмами навантаження.

1 – без фільтра; 2 –з фільтром

Рис. 30. До пояснення роботи «С» фільтра (а) і «L» фільтра (б)

Ефективніше зменшити пульсації випростаної напруги можна за допомогою фільтра типу «LC». Такі фільтри використовують, коли опір навантаження дорівнює десяткам або сотням Ом. їх принцип ро­боти базується на одночасному використанні згладжувальних власти­востей ємності та індуктивності. За схемною реалізацією поділяються на Г- подібні та П-подібні (рис. 31)

Рис. 31. LC - фільтри: Г – подібний (а); П – подібний (б)

Для фільтра типу «LC» (Г-подібний фільтр) коефіцієнт згладжу­вання визначають за виразом q = (4π f )²LфСф -1, де f— частота oсновної гармоніки.

У разі вибору параметрів LC-фільтра рекомендується використо­вувати такі співвідношення:

Для ефективнішого згладжування використовуються П-подібні фільтри, які називають багатоланковими (рис.31,6). Такі фільтри роз­глядають як ємнісний (Сф₁) і Г-подібний (Lф,Сф₂), а коефіцієнт згла­джування визначається qn= qc qr Дія інженерних розрахунків корис­туються такою рекомендацією: якщо R_h≥ 1kOm, to використовують П-подібний фільтр типу CRC (замість ланки L_ф рис.31,б використо­вується Rф), а якщо менше, то — фільтр типу CLC.

Для малопотужних випростувачів використовують RC-фільтри. За умови Хсф ≤ Rф змінна складова струму i_d зменшується, чим дося­гається згладжування випростаної напруги.

Коефіцієнт згладжування такого фільтра

А опір фільтра Rф вибирають за умовою

Якщо між фільтром і споживачем увімкнуто параметричний ста­білізатор напруги, то під час визначення параметрів фільтра необхід­но враховувати, що опір навантаження для фільтра буде визначатися співвідношенням опорів баластного резистора Rб стабілітрона R_д і на­вантаження R_H