Фильтр сетевой наводки 50 Гц
Здравствуйте, уважаемые авторы, журналисты и читатели !Расскажу о своей самоделке.
Это фильтр сетевой наводки 50 герц.
Чем он может быть полезен.
Любой, кто занимается усилителями, звуковой и измерительной аппаратурой, знает, что такое фон переменного тока. Избавиться от него бывает сложно.
За основу я взял двойной Т мост.
Принцип его работы и расчёт элементов достаточно сложен.
Это описано в разных источниках, при желании можно почитать.
При точной настройке он может сильно ослабить помеху, а также не вносить шумов, поскольку в его схеме нет полупроводников (транзисторов).
И не требует источника питания. Имеет небольшие габариты.
Это — принципиальная схема.
Я указал на самоделке вход и выход. Хотя предполагаю, что они обратимы, не проверял, не было надобности.
Были использованы следующие детали :
Три одинаковых конденсатора КМБП и шесть резисторов МЛТ 0,125 Вт. На схеме я показал всего три резистора, а на фото шесть. Это связано с тем, что у меня не было точных номиналов и пришлось по цифровому мультиметру подбирать путём параллельного соединения.
Материалы:
Припой, небольшой кусочек нефольгированного текстолита, немного клея и монтажного провода и припоя.
Инструменты:
Паяльник, кусачки, ножницы, пинцет и скальпель.
При повторении конструкции следует учесть следующее.
Конденсаторы можно брать КМПБ, МБМ и другие, кроме керамических и оксидных (электролитических). У этих типов сильная зависимость ёмкости от температуры.
Если есть возможность, подберите номиналы деталей по цифровому прибору. От точности подбора зависит качество подавления сетевой наводки 50 Гц.
Или смотрите на процентную точность номинала деталей. +/- 5 % уже даёт хорошее качество подавления помехи.
На графике я показал АЧХ устройства. Конечно, на практике она несколько плавнее.
В заключение добавлю. Изменив номиналы деталей, фильтр можно изготовить для подавления помехи другой частоты.
С уважением, автор.
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Цифровые рекурсивные фильтры. Часть 4.
Специально для тех, кому были интересны, но малопонятны предыдущие статьи, приведу довольно актуальный пример цифрового рекурсивного режекторного фильтра 50 Гц.Рассмотрим еще один тип фильтров: всепропускающие. Всепропускающий фильтр имеет коэффициент передачи К=1 на всех частотах, но фаза входного сигнала изменяется фильтром в зависимости от частоты. На основе всепропускающего фильтра легко построить режекторный фильтр, «вырезающий» из сигнала определённую частоту. Достаточно повернуть фазу сигнала на этой частоте на 180 градусов и суммировать с исходным сигналом.
Теория хорошо расписана здесь.
Построим цифровой рекурсивный режекторный фильтр на 50 Гц.
Параметр
определяет частоту режекции Fr. FN — частота Найквиста, равная половине частоты дискретизации.
Параметр
определяет крутизну склонов фильтра. Чем этот параметр ближе к 1, тем склоны «круче». Но перебарщивать не стоит, т.к. фильтр может стать неустойчивым.
Итак, приступаем к построению режекторного фильтра на 50 Гц.
Пусть частота дискретизации равна 2000 Гц (соответственно — частота Найквиста FN=1000 Гц)
Выберем значение
Окончательно:
Рекуррентная формула фильтра:
Y[n]=1.439X[n]-1.915127X[n-1]+1.439X[n-2]+1.195127Y[n-1]-0.939Y[n-2]
где X[n] — входные выборки, Y[n] — выборки отфильтрованного сигнала.
Часто при реализации цифровых фильтров в микроконтроллерах крайне желательно иметь в рекуррентной формуле целые коэффициенты. При реализации режекторного фильтра это условие легко выполнить, если имеется возможность выбора частоты дискретизации. То что один из параметров выбирается почти произвольно — значительно облегчает задачу.
Приведу пример целочисленного рекурсивного режекторного фильтра 50 Гц. Частота дискретизации 2048 Гц:
Рекуррентная формула такого фильтра:
Y[n]=1/256(255X[n]-504X[n-1]+255X[n-2]+504Y[n-1]-254Y[n-2])
Практическая реализация режекторного фильтра 50 Гц на ATMega16.
Автор: trofim2
Параметры: частота дискретизации 3500Гц
Ознакомиться с текстом программы на ассемблере можно здесь.
Резонансный фильтр 50Гц
Сетевой резонансный фильтр 50 Гц, мощностью нагрузки до 250 Вт.
Высокодобротный резонансный фильтр 50 Гц восстанавливает (регенерирует, исправляет) форму синусоиды электросети. Подавляет низкочастотные и высокочастотные помехи и гармоники в электросети, по сути это, сетевой низкочастотный синусоидальный фильтр 50 Гц.
Мощность нагрузки в диапазоне 0 ÷ 225 Вт рекомендуется, если газовый котёл отопления не работает от аварийного генератора (не видит генератор) или котёл не работает от источников бесперебойного питания с несинусоидальным выходным напряжением.
Также применяется, если котёл при работе от плохой электрической сети сильно гудит и затем показывает аварию или ошибку. В резонансном фильтре 50 Гц предусмотрен сквозной проход нулевого провода, необходимый для правильной работы фазозависимых котлов отопления.
Первая модификация, пластиковый корпус — не производится.
Цена 3600 грн без НДС
В процессе эксплуатации Резонансного фильтра выявилось не очевидная способность стабилизировать или усреднять выходную частоту в небольших пределах. Например, частота бензинового генератора при измерении колеблется от 49 до 51 Гц, то после резонансного фильтра частота стабильна 50 Гц. Причём это слышно на слух — без резонансного фильтра в звуке работы циркуляционного насоса меняется тональность (плавает по частоте) после резонансного фильтра звук в одной тональности точно, такой как от 50 Гц.
В электрической сети форма питающего напряжения не всегда синусоидальная — есть гармоники, помехи более того некоторые тиристорные (симисторные) стабилизаторы за счёт искажения формы синусоиды стабилизируют напряжение сети, причём это относится даже к стабилизаторам элитного класса. То есть они стабилизируют напряжение с помощью искажения формы синусоиды. Также очень плохую форму синусоиды выдают недорогие источники бесперебойного питания (ИБП) и генераторы резервного питания. Причём во всех вышеперечисленных случаях помехи и искажения низкочастотны — их трудно подавить.
Чем это плохо:
Платы газовых котлов отопления отказываются работать — уходят в ошибку (например, F13), а если котел работает, то насос гудит и быстро изнашивается (износ в 10 раз быстрее, потому что любая гармоника это постоянный механический удар по обмоткам и подшипникам двигателя). Также и дорогая HI-FI аудио аппаратура начинает фонить, гудеть, более того могут противно гудеть даже провода и нагревательные приборы.
То есть слух позволяет человеку без всяких приборов диагностировать наличие гармоник в сети и также после установки резонансного фильтра человек слышит, что гармоники подавлены, и форма синусоиды исправлена.
Если газовый котёл не работает от генератора, то до разработки резонансного фильтра единственным способом исправить — восстановить синусоиду электросети была установка стабилизатора с двойным преобразованием (ИБП online), причём КПД этих стабилизаторов плохой – не более 80%, форма синусоиды их далека от идеальной, надёжность низкая. Кроме того на выходе недорогих бесперебойников присутствуют гармоники частот дискретизации на которых формируется выходной сигнал, эта частота может быть не слышна её специально уводят по частоте за порог слышимости, но эти гармоники также ускоряют износ насосов и двигателей. Более того резонансный фильтр упрощает вопрос выбора генератора для бесперебойного питания котла отопления, потому что позволяет обеспечить работу любого котла от любого генератора. Резонансный фильтр восстанавливает (исправляет) форму синусоиды абсолютно другим, причём более надёжным и естественным способом, с высоким КПД и обеспечивает бесперебойное питание котлов отопления от любых бензиновых генераторов.
При резонансе чистая, синусоидальная энергия циркулирует между индуктивностью и ёмкостью. Эта синусоидальная энергия, сформированная естественным образом, и выдаётся в нагрузку. Причём даже если на входе напряжение прямоугольное — то на выходе форма практически синусоидальна.
Например, результаты независимых испытаний фирмой «ЭНЕРГОГАРАНТ», опубликованные на форуме «Строим дом».
Жёлтый цвет входное прямоугольное напряжение – зелёный цвет напряжение на выходе резонансного фильтра 50 Гц.
без нагрузки
с нагрузкой около 100Вт
с нагрузкой чуть большей 200Вт
Применение резонансного фильтра 50 Гц.
Резонансный фильтр устанавливается непосредственно перед котлом отопления. Также необходимо учитывать электрическую мощность котла отопления и не превышать мощность нагрузки 225 Вт. При превышении мощности нагрузки 250 Вт Резонансный фильтр сам может искажать синусоиду нормальной сети.
График нагрузочной и частотной характеристики сетевого резонансного фильтра 50 Гц.
Перед резонансным фильтром обязательно должна стоять защита или стабилизатор. В качестве защиты может служить полуавтоматическое управление генератором.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
- Мощность нагрузки 0÷225 Вт
- Допустимая перегрузка (30мин) не более 300 Вт
- Диапазон входных напряжений 110-255 В
- Мах длительность подавляемой помехи 5 миллисекунд
- Подавление 3 гамоники (150 Гц) 10 дБ
- Подавление 5 гамоники (250 Гц) 20 дБ
- Потребляемая мощность, при нагрузке 225 Вт, не более 10 Вт
- Номинальный режим работы при входных напряжениях электросети 0-255В продолжительный
- Габаритные размеры 150×210×100 мм
- Масса 5 кг
- Длина шнура питания 1,5 м
Резонансный фильтр 50 Гц разработан с учётом военных стандартов бывшего СССР, и изготовлен только из пассивных компонентов (дроссели конденсаторы трансформаторы) с индивидуальной настройкой каждого экземпляра.
Недостаток резонансного фильтра, при плохой синусоиде генератора — он не меняет основную, среднюю частоту, он только восстанавливает форму и стабильность синусоиды.
Чем это плохо?
Если генератор, например, выдаёт 55 Гц то просто установка резонансного фильтра может помочь только частично — (отопление стало работать, а при включении горячей воды котёл уходит в ошибку) гармоники подавлены, но основная частота 55 Гц осталась. Кстати все бытовые приборы, имеющие в своём составе трансформаторы, дроссели и компрессоры, также быстрее изнашиваются, если основная частота электросети не равна 50 гц.
Что делать? — Перестроить генератор на 50 Гц.
Практически у всех генераторов есть регулировочный винт оборотов, а выходная частота пропорциональна оборотам двигателя. Для перестройки генератора необходимо иметь резонансный фильтр и цифровой вольтметр — (тестер).
Как узнать, что генератор не выдаёт 50 Гц и как перестроить частоту? – Выход резонансного фильтра частотно зависим, и без нагрузки на выходе при 50 Гц напряжение будет примерно на 10 вольт больше входного — смотри график нагрузочной характеристики. Это значение разницы напряжений (Uвых. фильтра сети 50 Гц без нагрузки – Uсети 50 Гц) для каждого экземпляра резонансного фильтра можно просто измерить при работе от электрической сети 50 Гц. Разницу запомнить, например, она составляет 10 вольт. Так вот эта разница при повышении частоты растёт, при понижении падает, это и позволяет перестроить частоту генератора на 50 Гц, используя только вольтметр и резонансный фильтр.
Если напряжение генератора и внешней сети сильно отличаются, друг от друга то значение разницы напряжений генератора для каждого экземпляра резонансного фильтра корректируется по формуле: U генератора × (U вых. фильтра сети без нагрузки – U сети) ⁄ U сети
(Это может быть необходимо для более точной настройки генератора на частоту равную частоте электросети –50 Гц)
Например, если генератор выдаёт 230 В, а на выходе резонансного фильтра без нагрузки напряжение 250 В разница равна 20 В, это показывает что частота генератора больше 50Гц. Выходное напряжение резонансного фильтра (без нагрузки) должно быть 240 В. Регулировочным винтом генератора необходимо уменьшить обороты генератора до тех по пока напряжение на выходе резонансного фильтра не станет равным 240 В, на всякий случай проверить, что входное напряжение осталось 230 В (работа системы автоматической регулировки напряжения у генератора). Желательно чтобы при перестройке генератор был нагружен средней нагрузкой.
Всё генератор перестроен на основную частоту 50 Гц. Такая перестройка генераторов с автоматической регулировкой выходного напряжения занимает не более 5 минут.
Если регулировочных винтов нет, частоту оборотов генератора можно перестроить у специалистов по генераторам.
После перестройки генератора резонансный фильтр устанавливается-подключается перед газовым котлом отопления, котёл включается и работает, как и от качественной электросети 220 В отсутствие гармоник можно даже контролировать на слух нормальным звуком работы циркуляционного насоса котла.
Возможно изготовление более мощного Резонансного фильтра 50 Гц — 1500 Вт ÷ 5 кВт.
Так как резонансный фильтр выполнен полностью из пассивных компонентов то надёжность его очень высокая (гораздо выше чем у источников бесперебойного питания) он боится только перенапряжений это решается входной защитой и длительных перегрузок это решается не превышением нагрузки заявленной мощности это можно контролировать тем, что выходное напряжение не должно быть меньше входного более чем на 7 В — если в паспорте это не оговорено отдельно в нагрузочной характеристике.
Перед покупкой резонансного фильтра необходимо правильно подключить генератор и обеспечить бесперебойное питание для газового котла, используя все возможности перечисленные в ссылке.
6. Резонансные фильтры | 8. Фильтры | Часть2
6. Резонансные фильтры
Резонансные фильтры
До сих пор мы с вами рассматривали фильтры состоящие либо из конденсаторов, либо из катушек индуктивности, но не из обоих этих компонентов одновременно. Вы уже знаете, что комбинации L и C, как правило, резонируют, и это свойство можно использовать при проектировании полосовых и полосно-заграждающих фильтрующих схем.
Последовательные LC цепи дают минимальный импеданс в резонансе, в то время как параллельные LC цепи дают максимальный импеданс на резонансной частоте. Учитывая это, у нас есть две основных стратегии для проектирования либо полосовых, либо полосно-заграждающих (режекторных) фильтров.
Существуют две основные схемы полосовых резонансных фильтров: последовательная LC схема (пропускающая сигнал) и параллельная LC схема (закорачивающая сигнал). Давайте смоделируем и противопоставим эти две схемы:
Последовательный полосовой резонансный LC фильтр
Последовательные LC компоненты пропускают в нагрузку сигнал на резонансной частоте, и блокируют сигналы других частот.
series resonant bandpass filter v1 1 0 ac 1 sin l1 1 2 1 c1 2 3 1u rload 3 0 1k .ac lin 20 50 250 .plot ac v(3) .end
Последовательный полосовой резонансный фильтр: пик напряжения находится на резонансной частоте 159.15 Гц.
Обратите внимание на пару моментов: в полосе пропускания (в диапазоне частот вблизи пика напряжения нагрузки) этого фильтра практически нет затухания сигнала (в отличие от полосовых фильтров, изготовленных только из конденсаторов или катушек индуктивности). Кроме того, поскольку данный фильтр работает по принципу последовательного LC резонанса, резонансная частота которого не зависит от сопротивления цепи, величина нагрузочного резистора не искажает пика частоты. Однако, различные значения нагрузочного резистора будут изменять «крутизну» графика Боде («селективность» фильтра).
Другая схема полосового резонансного фильтра включает в себя колебательный контур (параллельное соединение LC). Она закорачивает сигналы слишком высокой или слишком низкой частоты, и не пропускает их в нагрузку:
Параллельный полосовой резонансный фильтр
На резонансной частоте колебательный контур будет иметь высокий импеданс, позволяющий сигналу проходить на нагрузку с минимальным затуханием. На частоте, выше или ниже резонансной, колебательный контур будет обладать низким импедансом, который будет закорачивать большую часть сигнала через последовательный резистор R
parallel resonant bandpass filter v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 500 l1 2 0 100m c1 2 0 10u rload 2 0 1k .ac lin 20 50 250 .plot ac v(2) .end
Параллельный полосовой резонансный фильтр: пик напряжения находится на резонансной частоте 159.15 Гц.
Аналогично фильтрам верхних и нижних частот, в которых для ослабления нежелательных частот применяются последовательное сопротивление и параллельный «закорачивающий» компонент, данная резонирующая схема не способна доставить полное напряжение источника на нагрузку. При соединении нагрузочного сопротивления с выводами фильтра, на его последовательном сопротивлении всегда будет падать некоторое количество напряжения.
Стоит отметить, что эта схема полосового фильтра очень часто применяется в аналоговых радиоприемниках, она служит для выбора конкретной радиочастоты из множества частот, поступающих от антенны. В большинстве аналоговых радиоприемников вращающийся диск выбора станции приводит в действие переменный конденсатор, расположенный внутри корпуса.
При помощи переменного конденсатора радиоприемник настраивается на одну из вещательных станций
Переменный конденсатор и катушка индуктивности с воздушным сердечником, показанные на фотографии простого приемника, представляют собой основные элементы фильтра, который выделяет сигнал одной радиостанции из множества других.
Последовательные и параллельные резонансные LC контуры можно использовать как для выделения нужной нам частоты из определенного диапазона, так и для блокировки ненужной частоты диапазона, создавая тем самым полосно-заграждающий (режекторный) фильтр. Для реализации вышесказанного существуют две основные стратегии: использование либо последовательного, либо параллельного резонанса. Сначала мы с вами рассмотрим последовательный резонанс:
Последовательный резонансный режекторный фильтр
Когда последовательный LC контур достигнет резонанса, его очень низкий импеданс закоротит сигнал через резистор R1 (предотвращая тем самым прохождение этого сигнала к нагрузке).
series resonant bandstop filter v1 1 0 ac 1 sin r1 1 2 500 l1 2 3 100m c1 3 0 10u rload 2 0 1k .ac lin 20 70 230 .plot ac v(2) .end
Последовательный резонансный режекторный фильтр: Частота режекции (заграждения) = резонансной частоте LC (159,15 Гц).
Далее мы рассмотрим параллельный резонансный режекторный фильтр:
Параллельный резонансный режекторный фильтр
Параллельный LC контур на резонансной частоте обладает очень высоким импедансом, который отсекает сигнал от нагрузки. На всех остальных частотах сигнал свободно проходит к нагрузке.
parallel resonant bandstop filter v1 1 0 ac 1 sin l1 1 2 100m c1 1 2 10u rload 2 0 1k .ac lin 20 100 200 .plot ac v(2) .end
Параллельный резонансный режекторный фильтр: Частота режекции (заграждения) = резонансной частоте LC (159,15 Гц)
Обратите внимание, что отсутствие последовательного резистора делает затухания «нужных» сигналов минимальными. С дугой стороны, амплитуда сигнала на частоте режекции очень мала. Можно сказать, что это очень «избирательный» фильтр.
Во всех этих конструкциях резонансных фильтров селективность в значительной степени зависит от «чистоты» используемой индуктивности и емкости. При существовании каких-либо паразитных сопротивлений (особенно это касается катушек индуктивности), уменьшается способность фильтра тонко различать частоты, а также возможно возникновение антирезонансных эффектов, которые будут искажать частоту режекции.
А теперь, небольшое замечание для тех, у кого в данный момент возникли вопросы по проектированию фильтров нижних и верхних частот. После анализа стандартных конструкций RC и LR фильтров нижних и верхних частот, у вас может возникнуть идея, что более эффективные фильтры можно получить путем объединения емкостных и индуктивных элементов друг с другом:
Индуктивно-емкостной фильтр нижних частот
Катушки индуктивности в этой схеме должны блокировать любые высокие частоты, а конденсатор должен высокие частоты закорачивать. Их совместная работа должна пропускать к нагрузке только низкие частоты.
На первый взгляд такая стратегия кажется очень хорошей, она позволяет избавиться от последовательного сопротивления. Однако, проницательный читатель поймет, что что любая комбинация конденсаторов и катушек индуктивности в цепи может вызвать резонансные эффекты, происходящие на определенной частоте. Резонанс, как мы уже видели раньше, может вызывать странные вещи. Давайте проведем SPICE анализ вышеприведенной схемы, и посмотрим, что произойдет в широком диапазоне частот:
lc lowpass filter v1 1 0 ac 1 sin l1 1 2 100m c1 2 0 1u l2 2 3 100m rload 3 0 1k .ac lin 20 100 1k .plot ac v(3) .end
Неожиданная реакция L-C фильтра нижних частот.
То, что должно было быть фильтром нижних частот, оказалось полосовым фильтром с пиком в районе 526 Гц! Емкость и индуктивность данной фильтрующей схемы достигают резонанса именно на этой частоте, создавая большое падение напряжения на конденсаторе С1 (это напряжение передается на нагрузку независимо от ослабляющего влияния L2). Выходное напряжение на нагрузке в данный момент фактически превышает входное напряжение (напряжение источника)! Немного поразмыслив можно прийти к выводу, что если L1 и С2 находятся в резонансе, они ложатся тяжелым грузом (благодаря очень низкому импедансу) на источник переменного напряжения. Давайте проведем тот же самый SPICE анализ, только отобразим на графике напряжение С1 — vm(2), ток источника — I(v1) и напряжение на нагрузке — vm(3):
Ток увеличивается при нежелательном резонансе L-C фильтра нижних частот.
Мы видим, что напряжение на С1 и ток источника максимальны на той же частоте, на которой напряжение нагрузки тоже максимально. Наши ожидания, что данный фильтр будет исполнять функцию простого фильтра нижних частот, не оправдались.
Проблема состоит в том, что L-C фильтр имеет входной и выходной импедансы, которые должны быть согласованы. Импеданс источника напряжения должен соответствовать входному импедансу фильтра, а выходной импеданс фильтра должен быть согласован с «Rнагрузки«. Входной и выходной импедансы рассчитываются по следующей формуле:
Z = (L/C)1/2
Подставив значения компонентов из вышерассмотренной схемы в данную формулу, мы можем найти импеданс фильтра, и соответствующие ему Rг и Rнагрузки:
Для L= 100 мГн, C= 1мкФ Z = (L/C)1/2=((100 мГн)/(1 мкФ))1/2 = 316 Ом
На нижеприведенной схеме мы добавили Rг = 316 Ом к генератору (источнику напряжения), и изменили Rнагрузки с 1000 Ом до 316 Ом. Обратите внимание: если нам нужно управлять нагрузкой 1000 Ом, то отношение L / C придется скорректировать так, чтобы оно соответствовало этому сопротивлению.
Эта схема соответствует L-C фильтру нижних частот
LC matched lowpass filter V1 1 0 ac 1 SIN Rg 1 4 316 L1 4 2 100m C1 2 0 1.0u L2 2 3 100m Rload 3 0 316 .ac lin 20 100 1k .plot ac v(3) .end
На следующем рисунке показана амплитудно-частотная характеристика L-C фильтра нижних частот, когда импедансы источника и нагрузки соответствуют входным и выходным импедансам фильтра.
Основным недостатком рассмотренного нами L-C фильтра нижних частот является то, что при изменении величины нагрузки фильтра произойдет значительное изменение напряжения. Особенно этот недостаток нежелателен для L-C фильтров источников питания.
Данный недостаток может быть смягчен при помощи дросселя насыщения. Принцип действия дросселя насыщения основан на изменении магнитной проницаемости ферромагнитных материалов при подмагничивании сердечника постоянным током. При насыщении ферромагнитных материалов увеличивается их магнитное сопротивление. Это приводит к уменьшению величины магнитного потока, создаваемого ампер-витками переменного тока, а следовательно, и к уменьшению э. д. с. самоиндукции, наводимой в этих обмотках. Таким образом, индуктивное сопротивление рабочих обмоток дросселя насыщения при увеличении тока подмагничивания уменьшается. Уменьшение тока в обмотке подмагничивания приводит к увеличению индуктивного сопротивления рабочих обмоток.
Несмотря на паразитный резонанс, фильтры нижних частот, составленные из конденсаторов и катушек индуктивности, часто используются на выходе AC/DC источников питания. Они отфильтровывают нежелательное переменное напряжение из постоянного. Возникает резонный вопрос, почему именно эти фильтры находят широкое применение в источниках питания?
Ответ заключается в выборе размеров компонентов фильтра и частот, возникающих в AC/DC преобразователе (выпрямителе). Роль фильтра в преобразователе напряжения довольно проста, он отделяет постоянное напряжение от небольшого количества относительно высокочастотного переменного напряжения. Катушки индуктивности и конденсаторы фильтра имеют довольно большие значения (несколько Генри для катушек индуктивности и тысячи мкФ для конденсаторов), что делает резонансную частоту фильтра очень, очень низкой. Постоянное напряжение, конечно-же, имеет нулевую частоту, а значит, оно не может заставить LC-цепь резонировать. Пульсирующее напряжение, с другой стороны, является несинусоидальным переменным напряжением, состоящим из основной частоты (которая по крайней мере в два раза превышает частоту исходного переменного напряжения) и множественных гармоник. Для преобразователей напряжения, работающих от бытовой сети переменного тока частотой 50 Гц, самая низкая частота, которую когда-либо будет видеть фильтр, составит 100 Гц, и эта частота намного больше резонирующей точки фильтра. Таким образом, возникновение паразитного резонанса в таком фильтре полностью исключено.
Следующий SPICE анализ рассчитывает выходное напряжение (переменное и постоянное) для рассмотренного выше фильтра. Грубое приближение смешанной частоты на выходе AC/DC преобразователя обеспечивает последовательное соединение источников постоянного и переменного (120 Гц) напряжения.
ac/dc power supply filter v1 1 0 ac 1 sin v2 2 1 dc l1 2 3 3 c1 3 0 9500u l2 3 4 2 rload 4 0 1k .dc v2 12 12 1 .ac lin 1 120 120 .print dc v(4) .print ac v(4) .end
v2 v(4) 1.200E+01 1.200E+01 DC voltage at load = 12 volts freq v(4) 1.200E+02 3.412E-05 AC voltage at load = 34.12 microvolts
Как видно из анализа, на нагрузку приходят все 12 вольт постоянного напряжения и только 34,12 микровольт из 1 вольта переменного напряжения. Таким образом, данная конструкция фильтра очень эффективна для применения в источниках питания.
Все, что мы с вами рассмотрели касаемо фильтров нижних частот (использующих конденсаторы и катушки индуктивности), полностью применимо и к фильтрам верхних частот.
