Вопрос 37. Сглаживающие фильтры

С.Ф. необходимы для снижения уровня пульсации.Для их построения используют емкости и индуктивности.

а)индуктивный с.ф. в сочетании с низкой нагрузкой.б)емкостной с.ф. в сочетании с высовкой нагрузкой в)комбинированный с.ф. для повышения качества фильтра.

Количественной оценкой качества сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания S, определяемый отношением коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра: ,                             

где U_m.п.н – амплитудное значение первой гармоники пульсаций в нагрузке (на выходе фильтра), U_0.н – среднее напряжение в нагрузке.

Рассмотрим принцип работы простейшего емкостного фильтра, сглаживающего пульсации однополупериодного выпрямителя (рис. 27.9, а).

Собственно выпрямитель (диод D и сопротивление R_H) формирует пульсации напряжения с периодом Т_п и амплитудным значением U_m (пунктир на рис. 27.9, б). При включении емкостного фильтра форма выходного напряжения изменяется (сплошная линия на графике рис. 27.9, б). Рассмотрим процесс формирования напряжения на выходе фильтра подробнее.

Сопротивление емкости переменному току значительно меньше сопротивления нагрузки , потому прямой ток диода на интервале пульсации протекает через конденсатор С_ф, заряжая его до напряжения, близкого к U_m. При уменьшении напряжения пульсации диод закрывается. Его сопротивление становится значительно больше R_H. Поэтому емкость С_ф начинает разряжаться через R_H, а напряжение на ее обкладках уменьшается по экспоненциальному закону: ,

Основные параметры: 1.  - постоянная фильтра 2. Выходное напряжение: . 3. Среднее значение напряжения на выходе фильтра (на нагрузке) определим как разность  т.е. .                        

4. Коэффициент пульсации: .                  

5. Коэффициент сглаживания: .                       

Легко видеть, что подбором С_ф и R_н можно обеспечить требуемое значение коэффициента пульсаций, а значит, и необходимое качество выпрямленного напряжения.