Сглаживающий фильтр

Для сглаживания пульсаций выходного напряжения применяются фильтры. В качестве простейшего фильтра можно использовать конденсатор C1 большой емкости, включенный параллельно выпрямителю. Простейший фильтр применяется, если сила тока небольшая - доли ампера. Для больших токов применяют фильтры, состоящие из катушек индуктивности L, включенных последовательно, и конденсаторов C1, C2, включенных параллельно. Фильтр с одной катушкой индуктивности L, включенной последовательно, и двумя конденсаторами C1, C2, включенными параллельно, называется П-образным.

Как уже отмечалось, для нормальной работы электронного устройства напряжения питания должно быть постоянным, поэтому пульсации напряжения являются очень вредным явлением и с ними надо бороться. Качество фильтра определяется коэффициентом сглаживания пульсаций К_сгп.

К_сгп= К_пвх/К_пвых , где К_пвх коэффициент пульсаций до фильтра, а К_пвых - коэффициент пульсаций после фильтра. Чем больше коэффициент сглаживания пульсаций фильтра, тем меньше величина пульсаций после фильтра и тем лучше спроектирован фильтр.

Далее рассмотрим более подробно временные диаграммы напряжений в однополупериодном выпрямителе, после которого установлен конденсатор в качестве простейшего фильтра. Диаграммы приведены на рис 2. В интервале времени t₂ – t₁ диод открыт и через него протекают токи нагрузки и заряда конденсатора С. Постоянная времени заряда t_зар = С (R_{н ½½} R_пот ), где сопротивление потерь R_пот=R_пр.ср + R_тр (R_тр – активное сопротивление потерь трансформатора). Практически всегда R_пот<R_н и t_зар » С R_пот . В остальную часть периода t₃ – t₂ диод закрыт. В течение этого времени конденсатор разряжается t_разр » С (R_н (R_{обр ½½} R_пот )

Рис. 2 Сигнал после однополупериодного выпрямителя (тонкая линия) и после простейшего фильтра – конденсатора (толстая линия).

Поскольку у правильно выбранных диодов их обратное сопротивление R_обр >>R_тр + R_н , постоянная времени разряда t_разр » С R_н и t_зар<< t_разр т.е., процессы заряда и разряда конденсатора С идут с разной скоростью. Следовательно, появляется постоянная составляющая напряжения на диоде U_с = Umax - DU, обратное напряжение может достигать величины U_обр = 2U_max. Поэтому диод выбирают с U_{обр.макс} > 2U_max.

Особенности двухполупериодного мостового выпрямителя заключаются в том,что за период через диоды VD2 - VD5 протекают два импульса тока. В одном полупериоде ток течет через диоды VD2 и VD5 , в другом – через диоды VD3 и VD4. Частота пульсаций выше в два раза, а величина их меньше. Обратное напряжение на диодах ниже в два раза по сравнению с однополупериодной схемой U_{обр.макс} > U_mах . Еще одной особенностью этой схемы является отсутствие в трансформаторе постоянного подмагничивания, так как ток вторичной обмотки в двух полупериодах протекает в противоположных направлениях.