сглаживающие фильтры

РАДИОТЕХНИКА

СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

Переменный ток идеально выпрямить нельзя, поэтому на выходе любого выпрямителя содержатся пульсации с частотой 50 Гц или 100 Гц. Эти пульсации вредно отражаются на работе питаемого устройства, и поэтому их уровень необходимо снижать. Эту задачу и выполняют сглаживающие фильтры Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания (фильтрации), который определяется отношением коэффициента пульсации на входе фильтра к коэффициенту пульсации на его выходе.

                            q = Kп.вх/ Kп.вых
	                                      где q -коэффициент сглаживания,
                                            Kп.вх - коэффициент пульсации на входе,
                                            Kп.вых - коэффициент пульсации на выходе,

На рис.1. показан простейший сглаживающий фильтр из резистора и конденсатора. Если емкостное сопротивление

конденсатора на частоте пульсаций значительно меньше сопротивления резистора, уровень пульсаций на нагрузку окажется значительно меньше, чем на входе фильтра. Коэффициент сглаживания для такого фильтра равен:

	        q = 2πfRC,
			
		где f - частота,
		R - сопротивление резистора,
		C - емкость конденсатора,

К недостаткам таких фильтров следует отнести падение напряжения на резисторе фильтра, что принуждает увеличивать напряжение на входе выпрямителя. Поэтому применение таких RC-фильтров рассчитано для схем, требующих больших напряжений и малый ток нагрузки.
Лучший эффект сглаживания дают фильтры с индуктивностью как показано на рис.2.

Получить малое падение напряжения на обмотке катушки можно путем применения соответствующего диаметра провода. Чем больше диаметр, тем меньше сопротивление катушки постоянному току и соответственно малое падение напряжения. Для получения индуктивности используют дроссели со стальными сердечниками. Но чтобы избежать насыщения сердечника и падения магнитной проницаемости, его пластины собирают не связано, а с зазором. Если быть точнее, то все Ш-образные пластины собирают в отдельный пакет, а перемычки - в другой и между ними устанавливается картонная прокладка. Коэффициент сглаживания такой схемы равен:

	            q = 4π²f²LC-1
				      
			где L - индуктивность катушки,

  Чтобы получить большой коэффициент сглаживания (фильтрации) в схемы включают двухзвенные фильтры, коэффициент сглаживания которых равен произведению коэффициентов каждого звена.
  Сами по себе индуктивность и емкость не определяют коэффициент фильтрации в отдельности, важно их произведение. Можно увеличивать индуктивность, и во столько раз уменьшать емкость, но коэффициент фильтрации не изменится.
  Существует еще один способ уменьшения пульсаций -это применение фильтр-пробки как показано на рис.3.

Если такой контур настроить на частоту пульсаций, то можно значительно их снизить, но беда в том, что добиться постоянного резонанса в схеме проблемно, так как она критична к току нагрузки и колебаниям напряжения сети. Это приводит к изменениям тока подмагничивания дросселя, его индуктивности, и контур колебательный расстраивается. Что может привести к увеличению пульсаций даже сверх того, что было до применения конденсатора.

полезные ссылки