Сглаживающий фильтр | это… Что такое Сглаживающий фильтр?

Сглаживающий фильтр — устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока диодным мостом. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, установленный на схеме параллельно нагрузке, соблюдая полярность конденсатора. Нередко устанавливается параллельно электролитическому конденсатору плёночный (или керамический) для переменного тока ёмкостью 0,01 микрофарады, для устранения помех сети 220.

Содержание 1 Общие сведения 2 Псофометрический коэффициент помех 3 Коэффициент сглаживания 4 Виды сглаживающих фильтров 4.1 Индуктивный сглаживающий фильтр 4.2 Емкостной сглаживающий фильтр 4.3 LC фильтр 4.4 RC-фильтры 5 Сглаживающий реактор 6 Примечания 7 Литература 8 См. также 9 Ссылки 10 Примечания

Общие сведения

В любой схеме выпрямления на выходе выпрямленное напряжение помимо постоянной составляющей содержит переменную, называемую пульсацией напряжения. ^[1] Пульсация напряжения столь значительна , что непосредственно питание нагрузки от выпрямителя, возможно,относительно редко(при зарядке аккумуляторных батарей, для питания цепей сигнализации, электродвигателей и т.д.) там, где приёмник энергии не чувствителен к переменной составляющей выпрямленного напряжения.При питании аппаратуры связи и радиоаппаратуры пульсация напряжения резко ухудшает, а чаще вообще нарушает работу радиоэлектронных устройств.Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения, т.е. для ослабления пульсации, между выпрямителем и нагрузкой устанавливается сглаживающий фильтр, который обычно состоит из реактивных сопротивлений( т.е. те которые включают в себя индуктивность и ёмкость).Данный фильтр действует как фильтр нижних частот, ^[2][3]обрезая лишние гармоники.

Переменная составляющая выпрямленного напряжения в общем случае представляет собой совокупность ряда гармоник с различными амплитудами, сдвинутых по отношению к первой на разные углы. При этом первая гармоника имеет амплитуду во много раз превосходящую амплитуды высших гармоник. В зависимости от назначения аппаратуры связи предъявляют различные требования к величине и характеру пульсации выпрямленного напряжения. Чаще всего для радиотехнической аппаратуры качество сглаживания характеризуется величиной максимально допустимой амплитуды переменной составляющей. В этом случае фильтры рассчитывают на максимальное подавление основной гармоники.

Псофометрический коэффициент помех

При оценке помех, проникающих из цепей питания в телефонные каналы, необходимо учитывать не только амплитуду напряжения данной гармоники,но и такой параметр,как частота.Это объясняется тем , что микротелефонные цепи и ухо человека обладают различной чувствительностью к колебаниям разной частоты , даже если их амплитуда одинакова.В связи с этим вводят понятие псофометрического коэффициента помех ^[4] ,который зависит от частоты и величина которого определяется экспериментально с учётом микротелефона и человеческого уха. Эффективное значение псофометрического напряжения пульсации U на выходе выпрямителя будет равно:

где у нас — псофометрические коэффициенты для соответствующих гармоник; — амплитуды соответсвтующих гармоник выпрямленного напряжения.

Коэффициент сглаживания

Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания, которым назывется отношение коэффициента пульсации на входе к коэффициенты пульсации на выходе или т.е. на нагрузке.

где -это амплитуды первой гармоники напряжений на входе и выходе фильтра соответственно; — постоянные составляющие напряжений на входе и выходе фильтра.

Виды сглаживающих фильтров

Индуктивный сглаживающий фильтр

Индуктивный фильтр состоит из дросселя,включенного последовательно с нагрузкой.Под дросселем подразумевается обычная катушка, характеризующаяся определённой индуктивностью.^[5]Сглаживающее действие такого фильтра основано на возникновении в дросселе ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению выпрямленного тока. Дроссель выбирается так,чтобы индуктивное сопротивление его обмотки( )было много больше сопротивления нагрузки . При выполнении этого условия большая часть переменной составляющей падает на обмотке дросселя.На сопротивлении нагрузки выделяется в основном постоянная составляющая выпрямленного напряжения и переменная составляющая , величина которой много меньше переменной составляющей напряжения,падающего на обмотке дросселя.

Коэффициент сглаживания такого фильтра равен

где у нас

— сопротивление нагрузки

— индуктивность обмотки дросселя

— угловая частота

— коэффициент зависящий от схемы выпрямителя и показывающий, во сколько раз частота основной гармоники выпрямленного напряжения больше частоты тока сети.

Емкостной сглаживающий фильтр

Емкостной фильтр фильтр рассматривают не отдельно, а всегда совместно с таким прибором,как выпрямитель.Его действие основано на накоплении электрической энергии в электрическом поле конденсатора^[6] и его разряде при отсутствии тока через вентиль на сопротивление нагрузки . Причём конденсатор подключается параллельно к нагрузке. Конденсатор имеет следующее реактивное сопротивление , где это ёмкость конденсатора Коэффициент сглаживания такого фильтра будет следующим

()()

где

К(1)-коэффициент пульсаций на входе выпрямителя при отсутствии ёмкости

К(2)-коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя при наличии ёмкости.

При увеличении m коэффициент сглаживания индуктивного фильтра увеличивается, а емкостного уменьшается.Поэтому емкостной фильтр выгодно применять при выпрямлении однофазных^[7], а индуктивный при выполнении многофазных токов.При увеличении сглаживающее действие емкостного фильтра увеличивается, а индуктивного уменьшается.Поэтому емкостной фильтр выгодно применять при малых,а индуктивный при больших токах нагрузки.

LC фильтр

Наиболее широко используют Г-образный индуктивно-емкостной фильтр.Для сглаживания пульсаций таким фильтром необходимо,чтобы емкостное сопротивление конденсатора для низшей частоты пульсации было много меньше сопротивления нагрузки,а также много меньше индуктивного сопротивления дросселя для первой гармоники.

При выполнении этих условий , пренебрегая активным сопротивлением дросселя, коэффициент сглаживания такого Г-образного фильтра будет равен

Так как -собственная частота фильтра, то

Одним из основных условий выбора и является обеспечение индуктивной реакции фильтра.Такая реакция необходима для большей стабильности внешней характеристики выпрямителя, а также в случаях использования в выпрямителях германиевых, кремниевых^[8] или ионных вентилей.

Для обеспечения индуктивной реакции необходимо выполнение неравенства

При проектировании фильтра необходимо также обеспечить такое соотношение реактивных сопротивлений дросселя и конденсатора ,при которых не мог бы возникнуть резонанс на частоте пульсаций выпрямленного напряжения и частоте изменения тока нагрузки.

П-образный фильтр можно представить в виде двухзвенного,состоящего из емкостного фильтра с ёмкостью и Г-образного с и .

Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

В П-образном фильтре наибольшей величины коэффициент сглаживания достигает при равенстве емкостей

При необходимости обеспечения большого коэффициента сглаживания целесообразно применение многозвенного фильтра. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен :

т.е. общий коэффициент сглаживания будет равен произведению коэффициентов сглаживания всех соединённых фильтров.

Если все звенья фильтра состоят из одиннаковых элементов (;),что наиболее целесообразно,то

и

где — коэффициент сглаживания каждого звена; , — соответственно индуктивность и емкость каждого звена; n — число звеньев.

RC-фильтры

В выпрямителях^[9] малой мощности в некоторых случаях применяют фильтры,в состав которого входит активное сопротивление и ёмкость.В таком фильтре относительно велико падение напряжения и потери энергии на резисторе , но габариты и стоимость такого фильтра меньше,чем индуктивно-емкостного. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

Значение сопротивления фильтра определяется исходя из оптимальной величины его коэффициента полезного действия.Оптимальное значение КПД лежит в пределах от 0.6 до 0.8. Расчёт П-образного активно-емкостного фильтра производится так,как и в случае П-образного LC — фильтра ,путём разделения этого фильтра на емкостной и Г-образный RC-фильтры.

Сглаживающий реактор

Cтатическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования его индуктивности в электрической цепи с целью уменьшения содержания высших гармоник (пульсаций) в выпрямленном токе. Сглаживающий реактор обычно соединяется последовательно с выпрямителем, таким образом, через него протекает весь ток нагрузки.

Примечания

1. ↑ Влияние напряжения пульсации на выходное напряжение[1]
2. ↑ Microelectronic Circuits, 3 ed.. — Saunders College Publishing, 1991. — P. 60. — ISBN 0-03-051648-X
3. ↑ Mastering Windows: Improving Reconstruction
4. ↑ Псофометрический коэффициент помех[2]
5. ↑ Inductance[3]
6. ↑ Capacitor[4]
7. ↑ Переменный однофазный ток[5]
8. ↑ Германиевый и кремниевый диоды[6]
9. ↑ Rectifier[7]

Литература

• В.Е.Китаев,А.А.Бокуняев,М.Ф.Колканов Электропитание устройств связи.  — М.: «Связь», 1975. — С. 328.

• В.М.Бушуев,В.А. Деминский,Л.Ф.Захаров Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: «Связь», 2009. — С. 383.

• Раймонд Мэк Импульсные источники питания. — М.: Издательский дом «Додэка XXI», 2008. — С. 272.

• А.В.Митрофанов, А.И.Щеголев Импульсные источники вторичного электропитания в бытовой радиоаппаратуре. — М.: Радио и Связь, 1985. — С. 37.

• Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. — 60 000 экз.

• Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3

См. также

• Фильтр_(электроника)
• Фильтр нижних частот
• Фильтр верхних частот
• Полосовой фильтр
• Полосно-заграждающий фильтр
• Фазовый фильтр

Ссылки

Полезные статьи

• Онлайн расчёт RC фильтров (ФНЧ и ФВЧ)
• «Транзисторные сглаживающие фильтры»  (рус. )
• «Выпрямители» (рус.)
• «Cглаживающие фильтры»  (рус.)
• «Многозвенные фильтры»  (рус.)
• «Г-образные фильтры»  (рус.)
• «LC filtr»  (англ.)
• «RC filtr»  (англ.)
• «Вентиль»  (рус.)
• «Индуктивность»  (рус.)
• «Конденсатор»  (рус.)
• «linear filter»  (англ.)
• «RL filter»  (англ.)
• «RLC filter»  (англ.)
• «Многофазные токи»  (рус.)
• «КПД»  (рус.)
• impedance (англ.)
• Основные характеристики и параметры фильтров (рус.)
• Фильтр низких частот (англ.)
• Фильтр низких частот (рус.)

Видео

• «Транзисторный сглаживающий фильтр», ЧИП И DИП (рус.)

Примечания

Все сглаживающие фильтры применяются в зависимости от мощности нагрузки

Сглаживающий фильтр | это… Что такое Сглаживающий фильтр?

Сглаживающий фильтр — устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока диодным мостом. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, установленный на схеме параллельно нагрузке, соблюдая полярность конденсатора. Нередко устанавливается параллельно электролитическому конденсатору плёночный (или керамический) для переменного тока ёмкостью 0,01 микрофарады, для устранения помех сети 220.

Содержание 1 Общие сведения 2 Псофометрический коэффициент помех 3 Коэффициент сглаживания 4 Виды сглаживающих фильтров 4.1 Индуктивный сглаживающий фильтр 4.2 Емкостной сглаживающий фильтр 4.3 LC фильтр 4.4 RC-фильтры 5 Сглаживающий реактор 6 Примечания 7 Литература 8 См. также 9 Ссылки 10 Примечания

Общие сведения

В любой схеме выпрямления на выходе выпрямленное напряжение помимо постоянной составляющей содержит переменную, называемую пульсацией напряжения. ^[1] Пульсация напряжения столь значительна , что непосредственно питание нагрузки от выпрямителя, возможно,относительно редко(при зарядке аккумуляторных батарей, для питания цепей сигнализации, электродвигателей и т.д.) там, где приёмник энергии не чувствителен к переменной составляющей выпрямленного напряжения.При питании аппаратуры связи и радиоаппаратуры пульсация напряжения резко ухудшает, а чаще вообще нарушает работу радиоэлектронных устройств.Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения, т.е. для ослабления пульсации, между выпрямителем и нагрузкой устанавливается сглаживающий фильтр, который обычно состоит из реактивных сопротивлений( т.е. те которые включают в себя индуктивность и ёмкость).Данный фильтр действует как фильтр нижних частот,

[2] ^[3]обрезая лишние гармоники.

Переменная составляющая выпрямленного напряжения в общем случае представляет собой совокупность ряда гармоник с различными амплитудами, сдвинутых по отношению к первой на разные углы. При этом первая гармоника имеет амплитуду во много раз превосходящую амплитуды высших гармоник. В зависимости от назначения аппаратуры связи предъявляют различные требования к величине и характеру пульсации выпрямленного напряжения. Чаще всего для радиотехнической аппаратуры качество сглаживания характеризуется величиной максимально допустимой амплитуды переменной составляющей. В этом случае фильтры рассчитывают на максимальное подавление основной гармоники.

Псофометрический коэффициент помех

При оценке помех, проникающих из цепей питания в телефонные каналы, необходимо учитывать не только амплитуду напряжения данной гармоники,но и такой параметр,как частота.Это объясняется тем , что микротелефонные цепи и ухо человека обладают различной чувствительностью к колебаниям разной частоты , даже если их амплитуда одинакова.В связи с этим вводят понятие псофометрического коэффициента помех ^[4] ,который зависит от частоты и величина которого определяется экспериментально с учётом микротелефона и человеческого уха.

Эффективное значение псофометрического напряжения пульсации U на выходе выпрямителя будет равно:

где у нас — псофометрические коэффициенты для соответствующих гармоник; — амплитуды соответсвтующих гармоник выпрямленного напряжения.

Коэффициент сглаживания

Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания, которым назывется отношение коэффициента пульсации на входе к коэффициенты пульсации на выходе или т.е. на нагрузке.

где -это амплитуды первой гармоники напряжений на входе и выходе фильтра соответственно; — постоянные составляющие напряжений на входе и выходе фильтра.

Виды сглаживающих фильтров

Индуктивный сглаживающий фильтр

Индуктивный фильтр состоит из дросселя,включенного последовательно с нагрузкой.Под дросселем подразумевается обычная катушка, характеризующаяся определённой индуктивностью.^[5]Сглаживающее действие такого фильтра основано на возникновении в дросселе ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению выпрямленного тока. Дроссель выбирается так,чтобы индуктивное сопротивление его обмотки( )было много больше сопротивления нагрузки . При выполнении этого условия большая часть переменной составляющей падает на обмотке дросселя.На сопротивлении нагрузки выделяется в основном постоянная составляющая выпрямленного напряжения и переменная составляющая , величина которой много меньше переменной составляющей напряжения,падающего на обмотке дросселя.

Коэффициент сглаживания такого фильтра равен

где у нас

— сопротивление нагрузки

— индуктивность обмотки дросселя

— угловая частота

— коэффициент зависящий от схемы выпрямителя и показывающий, во сколько раз частота основной гармоники выпрямленного напряжения больше частоты тока сети.

Емкостной сглаживающий фильтр

Емкостной фильтр фильтр рассматривают не отдельно, а всегда совместно с таким прибором,как выпрямитель.Его действие основано на накоплении электрической энергии в электрическом поле конденсатора

[6] и его разряде при отсутствии тока через вентиль на сопротивление нагрузки . Причём конденсатор подключается параллельно к нагрузке. Конденсатор имеет следующее реактивное сопротивление , где это ёмкость конденсатора Коэффициент сглаживания такого фильтра будет следующим

()()

где

К(1)-коэффициент пульсаций на входе выпрямителя при отсутствии ёмкости

К(2)-коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя при наличии ёмкости.

При увеличении m коэффициент сглаживания индуктивного фильтра увеличивается, а емкостного уменьшается.Поэтому емкостной фильтр выгодно применять при выпрямлении однофазных^[7], а индуктивный при выполнении многофазных токов.При увеличении сглаживающее действие емкостного фильтра увеличивается, а индуктивного уменьшается.Поэтому емкостной фильтр выгодно применять при малых,а индуктивный при больших токах нагрузки.

LC фильтр

Наиболее широко используют Г-образный индуктивно-емкостной фильтр.Для сглаживания пульсаций таким фильтром необходимо,чтобы емкостное сопротивление конденсатора для низшей частоты пульсации было много меньше сопротивления нагрузки,а также много меньше индуктивного сопротивления дросселя для первой гармоники.

При выполнении этих условий , пренебрегая активным сопротивлением дросселя, коэффициент сглаживания такого Г-образного фильтра будет равен

Так как -собственная частота фильтра, то

Одним из основных условий выбора и является обеспечение индуктивной реакции фильтра.Такая реакция необходима для большей стабильности внешней характеристики выпрямителя, а также в случаях использования в выпрямителях германиевых, кремниевых^[8] или ионных вентилей.

Для обеспечения индуктивной реакции необходимо выполнение неравенства

При проектировании фильтра необходимо также обеспечить такое соотношение реактивных сопротивлений дросселя и конденсатора ,при которых не мог бы возникнуть резонанс на частоте пульсаций выпрямленного напряжения и частоте изменения тока нагрузки.

П-образный фильтр можно представить в виде двухзвенного,состоящего из емкостного фильтра с ёмкостью и Г-образного с и .

Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

В П-образном фильтре наибольшей величины коэффициент сглаживания достигает при равенстве емкостей

При необходимости обеспечения большого коэффициента сглаживания целесообразно применение многозвенного фильтра. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен :

т.е. общий коэффициент сглаживания будет равен произведению коэффициентов сглаживания всех соединённых фильтров.

Если все звенья фильтра состоят из одиннаковых элементов (;),что наиболее целесообразно,то

и

где — коэффициент сглаживания каждого звена; , — соответственно индуктивность и емкость каждого звена; n — число звеньев.

RC-фильтры

В выпрямителях^[9] малой мощности в некоторых случаях применяют фильтры,в состав которого входит активное сопротивление и ёмкость.В таком фильтре относительно велико падение напряжения и потери энергии на резисторе , но габариты и стоимость такого фильтра меньше,чем индуктивно-емкостного. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

Значение сопротивления фильтра определяется исходя из оптимальной величины его коэффициента полезного действия.Оптимальное значение КПД лежит в пределах от 0.6 до 0.8. Расчёт П-образного активно-емкостного фильтра производится так,как и в случае П-образного LC — фильтра ,путём разделения этого фильтра на емкостной и Г-образный RC-фильтры.

Сглаживающий реактор

Cтатическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования его индуктивности в электрической цепи с целью уменьшения содержания высших гармоник (пульсаций) в выпрямленном токе. Сглаживающий реактор обычно соединяется последовательно с выпрямителем, таким образом, через него протекает весь ток нагрузки.

Примечания

1. ↑ Влияние напряжения пульсации на выходное напряжение[1]
2. ↑ Microelectronic Circuits, 3 ed.. — Saunders College Publishing, 1991. — P. 60. — ISBN 0-03-051648-X
3. ↑ Mastering Windows: Improving Reconstruction
4. ↑ Псофометрический коэффициент помех[2]
5. ↑ Inductance[3]
6. ↑ Capacitor[4]
7. ↑ Переменный однофазный ток[5]
8. ↑ Германиевый и кремниевый диоды[6]
9. ↑ Rectifier[7]

Литература

• В.Е.Китаев,А.А.Бокуняев,М.Ф.Колканов Электропитание устройств связи.  — М.: «Связь», 1975. — С. 328.

• В.М.Бушуев,В.А. Деминский,Л.Ф.Захаров Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: «Связь», 2009. — С. 383.

• Раймонд Мэк Импульсные источники питания. — М.: Издательский дом «Додэка XXI», 2008. — С. 272.

• А.В.Митрофанов, А.И.Щеголев Импульсные источники вторичного электропитания в бытовой радиоаппаратуре. — М.: Радио и Связь, 1985. — С. 37.

• Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. — 60 000 экз.

• Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3

См. также

• Фильтр_(электроника)
• Фильтр нижних частот
• Фильтр верхних частот
• Полосовой фильтр
• Полосно-заграждающий фильтр
• Фазовый фильтр

Ссылки

Полезные статьи

• Онлайн расчёт RC фильтров (ФНЧ и ФВЧ)
• «Транзисторные сглаживающие фильтры»  (рус. )
• «Выпрямители» (рус.)
• «Cглаживающие фильтры»  (рус.)
• «Многозвенные фильтры»  (рус.)
• «Г-образные фильтры»  (рус.)
• «LC filtr»  (англ.)
• «RC filtr»  (англ.)
• «Вентиль»  (рус.)
• «Индуктивность»  (рус.)
• «Конденсатор»  (рус.)
• «linear filter»  (англ.)
• «RL filter»  (англ.)
• «RLC filter»  (англ.)
• «Многофазные токи»  (рус.)
• «КПД»  (рус.)
• impedance (англ.)
• Основные характеристики и параметры фильтров (рус.)
• Фильтр низких частот (англ.)
• Фильтр низких частот (рус.)

Видео

• «Транзисторный сглаживающий фильтр», ЧИП И DИП (рус.)

Примечания

Все сглаживающие фильтры применяются в зависимости от мощности нагрузки

Сглаживающие фильтры — Выпрямители — Основы электроники

Выпрямители

В то время как выход выпрямителя представляет собой пульсирующий постоянный ток, большинство электронных схем требуют практически чистого постоянного тока для правильной работы. Этот тип вывода обеспечивается односекционными или многосекционными фильтрующими цепями, размещенными между выходом выпрямителя и нагрузкой.

Существует четыре основных типа схем фильтров:

• Простой конденсаторный фильтр
• Дроссель входной фильтр LC
• Конденсаторно-входной фильтр LC (пи-тип)
• RC конденсаторный входной фильтр (пи-типа)

Функция каждого из этих фильтров будет подробно рассмотрена в этом разделе.

Фильтрация осуществляется с помощью конденсаторов, катушек индуктивности и/или резисторов. в различных сочетаниях. Катушки индуктивности используются в качестве последовательных импедансов для противодействия протекание переменного (пульсирующего постоянного) тока. Конденсаторы используются как шунтирующие элементы для обхода переменных составляющих сигнала вокруг нагрузка (на землю). Резисторы используются вместо катушек индуктивности в низких текущие приложения.

Кратко рассмотрим свойства конденсатора. Во-первых, конденсатор противостоит любое изменение напряжения. Противодействие изменению напряжения называется емкостное реактивное сопротивление ( X _C ) и измеряется в омах. емкостное сопротивление определяется частотой ( f ) приложенного напряжение и емкость ( C ) конденсатора:

Из формулы видно, что если частота или емкость увеличиваются, X _C убывает. Конденсаторы фильтра ставятся параллельно нагрузке. Конденсатор действует как короткое замыкание на переменную составляющую (пульсации) напряжения. Низкий X _C обеспечит меньшую оппозицию компоненту переменного тока и, таким образом, фильтрация лучше, чем у высоких X _C . Поэтому, чтобы получить наилучшую фильтрацию, вы хотите, чтобы конденсатор был как можно больше.

Еще одним соображением в схемах фильтров является время зарядки и разрядки. конденсаторных цепей. В схемах фильтров конденсатор является общим элемента как к зарядному, так и к разрядному пути (см. рисунок ниже). Другим элементом пути заряда (сплошная линия на рисунке) является внутренний сопротивление источника питания, а другой элемент разрядного тракта (штриховая линия на рисунке) – сопротивление нагрузки. Итак, заряд и разрядные пути содержат резистивно-емкостную цепь.

Конденсаторный фильтр.

Постоянная времени резистивно-емкостной цепи определяется как время, необходимое конденсатору для зарядки до 63,2 процента приложенного напряжения или разрядить до 36,8% от общего напряжения. Постоянная времени τ (постоянная времени RC) можно выразить следующим уравнением:

где R представляет собой сопротивление пути заряда или разряда и C представляет емкость конденсатора. Следует отметить что конденсатор считается полностью заряженным после пяти постоянных времени RC.

Чтобы получить стабильный выход постоянного тока, конденсатор должен заряжаться почти мгновенно. величине приложенного напряжения. Конденсаторный фильтр должен иметь короткое замыкание. постоянная времени заряда. Этого можно добиться, сохраняя внутреннюю сопротивление источника питания как можно меньше. После зарядки конденсатор должен сохранять заряд как можно дольше. Этого можно добиться, сохраняя максимально возможное сопротивление нагрузки (для медленного времени разряда).

Теперь рассмотрим катушки индуктивности и их применение в схемах фильтров. Воспоминание, индуктор сопротивляется любому изменению тока . Изменение тока через индуктор создает переменное электромагнитное поле. Меняющееся поле, в свою очередь, разрезает обмотки провода в индукторе и тем самым производит обратное электродвижущая сила (ЭДС). Это БЭМФ, препятствует изменению тока в цепи. Противодействие изменению тока на данная частота называется индуктивным сопротивлением ( X _L ) и равна измеряется в омах. Индуктивное сопротивление ( X _L ) катушки индуктивности определяется приложенной частотой и индуктивностью катушки индуктивности.

Математически,

Если частота или индуктивность увеличиваются, X _L увеличивается. Поскольку катушки индуктивности включены последовательно с нагрузкой, чем больше X _L , тем меньше напряжение переменного тока, развиваемое на нагрузке.

Теперь, когда вы прочитали о компонентах в схемах фильтров, будут обсуждаться различные типы схем фильтров.

Конденсаторный фильтр

Простой емкостной фильтр является самым основным типом фильтра источника питания. Конденсатор ( C ), показанный на рисунке ниже, представляет собой простой конденсаторный фильтр, подключенный к выходу выпрямителя параллельно с нагрузкой. Емкость конденсатора обычно довольно велика, таким образом, он имеет относительно низкое реактивное сопротивление пульсирующему току.

Двухполупериодный выпрямитель с емкостным фильтром.

При использовании этого фильтра время заряда конденсатора фильтра ( C ) должно быть коротким, а время разряда должно быть большим для устранения пульсации. Другими словами, конденсатор должен быстро заряжаться. желательно вообще без выделений. Более качественная фильтрация также достигается, когда входная частота высокая; поэтому выход двухполупериодного выпрямителя проще фильтровать, чем у однополупериодного выпрямителя из-за его более высокая частота.

Скорость заряда конденсатора ограничена сопротивлением проводящий диод, который относительно низок. Таким образом, время заряда цепь относительно короткая. В результате, когда пульсирующее напряжение сначала приложенный к цепи, конденсатор быстро заряжается и почти достигает пика значение выпрямленного напряжения в течение первых нескольких циклов. конденсатор пытается зарядить до пикового значения выпрямленного напряжения в любое время, когда диод проводит и имеет тенденцию сохранять свой заряд, когда выходная мощность выпрямителя падает до нуля. (Конденсатор не может разрядиться сразу.) Конденсатор медленно разряды через сопротивление нагрузки ( R _L ) во время выпрямитель непроводящий.

Скорость разряда конденсатора определяется величиной емкость и значение сопротивления нагрузки. Если емкость и значения сопротивления нагрузки велики, время разряда для цепь относительно длинная.

Теперь рассмотрим полный цикл работы однополупериодного выпрямителя, емкостный фильтр ( C ) и нагрузочный резистор ( Р _Л ). Как показано на виде А на рисунке ниже, емкостный фильтр ( C ) считается достаточно большим, чтобы обеспечить небольшой реактивное сопротивление пульсирующему выпрямленному току. Сопротивление R _L считается намного больше реактивного сопротивления C на входной частоте. Когда цепь находится под напряжением, диод проводит положительный полупериод, и ток течет по цепи, позволяя C заряжаться. C будет взиматься плата примерно пиковое значение входного напряжения. (Напряжение заряда меньше пиковое значение из-за падения напряжения на диоде Д ). В виде А на рисунке зарядка С обозначается жирной сплошной линией на осциллограмме. После того, как конденсатор зарядился до пикового значения, он имеет тенденцию сохранять свой заряд. когда выход выпрямителя падает до нуля. С падением этого напряжения на аноде происходит значительно быстрее, чем убывает конденсатор напряжение, катод быстро становится более положительным, чем анод, и диод перестает работать. Конденсатор начнет разряжаться через нагрузочный резистор Р _Л .

Цепь емкостного фильтра.

Как показано на виде B, диод не может проводить отрицательный полупериод. потому что анод D отрицательный по отношению к катод. За этот интервал C разряжается через нагрузку резистор ( R _L ). Разряд C выдает наклон вниз, как показано сплошной линией на осциллограмме на виде B. В в отличие от резкого падения приложенного переменного напряжения от пикового значения до нуля, напряжение на C (и, следовательно, через R _L ) в течение разрядного периода постепенно снижается до времени следующего полугодия цикл работы выпрямителя. Имейте в виду, что навсегда фильтрации, конденсатор фильтра должен заряжаться как можно быстрее и разрядиться как можно меньше.

Поскольку практические значения C и R _L обеспечивают более или менее постепенное снижение разрядного напряжения, значительный заряд остается на конденсаторе в момент следующего полупериода работы. В качестве в результате ток не может протекать через диод до тех пор, пока нарастающий входной переменный ток не напряжение на аноде диода превышает оставшееся напряжение на С . Напряжение на С это катод потенциал диода. Когда потенциал на аноде превышает потенциал на катоде (напряжение на C ) диод снова проводит, и C начинает заряжаться примерно до пикового значения приложенное напряжение.

Сравнение схемы выпрямителя с конденсатором и один без конденсатора показан на виде B на рисунке выше. Без подключенного конденсатора выход схемы выпрямителя, форма выходного сигнала (штриховая линия) имеет большая пульсирующая составляющая (пульсация) по сравнению со средней или постоянной составляющей ( В _{среднее} = 0,318× В _{пиковое} ). При подключении конденсатора к выходу среднее значение выходное напряжение ( В _{среднее} ) увеличивается, а пульсации уменьшаются благодаря фильтрующему действию конденсатора C .

Работа простого емкостного фильтра с двухполупериодным выпрямителем в основном то же самое, что обсуждалось для однополупериодного выпрямителя. Ссылаясь на рисунке ниже вы должны заметить, что, поскольку один из диоды всегда проводят при любом чередовании, конденсатор фильтра заряжается и разряжается в течение каждого полупериода. (Обратите внимание, что каждый диод проводит только для той части времени, когда пиковое вторичное напряжение больше, чем напряжение на конденсаторе.)

Двухполупериодный выпрямитель (с емкостным фильтром).

Еще одна вещь, которую следует иметь в виду, это то, что составляющая пульсаций ( V _r ) выходного напряжения представляет собой напряжение переменного тока, а среднее выходное напряжение ( V _avg ) — составляющая постоянного тока на выходе. Так как фильтр конденсатор имеет относительно низкий импеданс по отношению к переменному току, большинство компонент проходит через фильтрующий конденсатор. Таким образом, переменная составляющая обходиться (шунтироваться) вокруг сопротивления нагрузки, а вся постоянная составляющая (или В _ср ) протекает через сопротивление нагрузки. Это утверждение можно уточнить, используя формулу для X _C в двухполупериодный и двухполупериодный выпрямитель. Во-первых, вы должны установить некоторые значения для схемы.

Однополупериодный выпрямитель :
Частота на выходе выпрямителя: 60 Гц
Емкость фильтрующего конденсатора: 30 мкФ
Сопротивление нагрузки: 10 кОм

Емкостное сопротивление

Двухполупериодный выпрямитель :
Частота на выходе выпрямителя: 120 Гц
Емкость фильтрующего конденсатора: 30 мкФ
Сопротивление нагрузки: 10 кОм

Емкостное сопротивление

Как видно из расчетов, удвоив частоту выпрямителя, вы уменьшаете импеданс конденсатора наполовину. Этот позволяет компоненту переменного тока легче проходить через конденсатор. Как В результате выход двухполупериодного выпрямителя намного легче фильтровать, чем однополупериодный выпрямитель. Помните, чем меньше X _C конденсатор фильтра по отношению к сопротивлению нагрузки, тем лучше фильтрующее действие. С

максимально возможный конденсатор обеспечит наилучшую фильтрацию. Воспоминание, Кроме того, важным фактором является сопротивление нагрузки. Если загрузить сопротивление делают малым, ток нагрузки увеличивается, а среднее значение выходного напряжения ( В _ср ) уменьшается. Время разряда постоянная является прямой функцией величины сопротивления нагрузки; следовательно, скорость разряда напряжения на конденсаторе находится в прямой зависимости от тока через нагрузку. Чем больше ток нагрузки, тем быстрее разрядится конденсатор, и тем ниже среднее значение выходного напряжения. За это причина, простой емкостный фильтр редко используется с выпрямителем цепи, которые должны обеспечивать относительно большой ток нагрузки. Используя простой емкостной фильтр совместно с двухполупериодным (мостовым) выпрямителем обеспечивает улучшенная фильтрация из-за увеличенной частоты пульсаций уменьшает емкостное сопротивление конденсатора фильтра.

Входной фильтр дросселя LC

Входной фильтр LC дроссель используется в основном в источниках питания, где напряжение регулирование важно и где выходной ток относительно высок и при различных условиях нагрузки. Этот фильтр используется при высокой мощности применения, например, в радарах и коммуникационных передатчиках.

Обратите внимание на рисунок ниже, что этот фильтр состоит из входной катушки индуктивности. ( L ), или дроссель фильтра, и конденсатор выходного фильтра ( С ). Индуктор ставится на входе фильтра последовательно с выход схемы выпрямителя. Поскольку действие индуктора заключается в противостоять любому изменению тока, катушка индуктивности стремится поддерживать постоянную ток, протекающий к нагрузке в течение всего цикла приложенного Напряжение. Реактивное сопротивление катушки индуктивности ( X _L ) уменьшает амплитуда пульсаций напряжения без снижения выходного постоянного напряжения на ощутимая сумма. (Сопротивление индуктора постоянному току обычно составляет всего несколько Ом.) Чем больше значение индуктора фильтра, тем лучше фильтрующее действие.

Дроссель входного фильтра LC.

Шунтирующий конденсатор ( C ) заряжается и разряжается пульсациями частота. Реактивное сопротивление шунтирующего конденсатора ( X _C ) представляет низкий импеданс к пульсирующей составляющей, существующей на выходе фильтра и, таким образом, шунтирует компонент пульсаций вокруг нагрузки. Конденсатор пытается удерживать выходное напряжение относительно постоянным.

Значение конденсатора фильтра ( C ) должно быть относительно большим, чтобы представляют низкую оппозицию ( X _C ) до пульсирующий ток и накапливать значительный заряд. Чем больше значение конденсатора фильтра, тем лучше фильтрующее действие. Однако, из-за физического размера существует практическое ограничение на максимальное значение конденсатора.

Теперь посмотрите на рисунок выше, который иллюстрирует полный цикл работы для схемы двухполупериодного выпрямителя, используемой для подачи входного напряжения на фильтр. Напряжение выпрямителя развивается на конденсаторе ( С ). Напряжение пульсаций на выходе фильтра равно переменному составляющая входного напряжения, уменьшенная по амплитуде секцией фильтра. Каждый раз, когда анод диода становится положительным по отношению к катод, диод проводит и C заряжается. Проведение происходит дважды в каждом цикле двухполупериодного выпрямителя. Для питания 60 Гц это производит пульсации напряжения 120 герц. Хотя диоды чередуются (один проводит, а другой непроводящий), входное напряжение фильтра не является устойчивым. По мере увеличения анодного напряжения проводящего диода (на положительной половине цикла), конденсатор C сборы — заряд ограничен импедансом вторичной обмотки трансформатора, прямое (анод-катод) сопротивление диода и обратное электродвижущее усилие, развиваемое дросселем. В непроводящем интервале (когда анод напряжение падает ниже напряжения заряда конденсатора), C разряжается через нагрузочный резистор ( R _L ). C будет разряжаться только частично, так как компоненты в путь разряда имеет большую постоянную времени τ (время разряда постоянный). Поскольку постоянная времени заряда обычно мала по сравнению со временем разряда постоянным, конденсатор C разряжается медленнее, чем заряжается.

Действие фильтрации также показано на рисунке ниже. Катушка индуктивности ( L ) и конденсатор ( C ) образуют делитель напряжения. для составляющей переменного тока (пульсации) приложенного входного напряжения. Это показано в вид А на рисунке ниже. Что касается пульсирующей составляющей, катушка индуктивности имеет высокий импеданс ( Z ) и конденсатор предлагает низкий импеданс (вид Б). В результате составляющая пульсаций ( V _r ) возникающее поперек нагрузки сопротивление сильно ослабляется (уменьшается).

Дроссельный входной фильтр LC.

Теперь, когда вы прочитали, как работает входной фильтр LC, вам будет обсуждается с применением фактических значений компонентов. Для простоты ввод напряжение на первичной обмотке трансформатора будет 117 вольт 60 герц. Обе полуволновые и двухполупериодные схемы выпрямителя будут использоваться для обеспечения вход в фильтр.

Начиная с полуволновой конфигурации, показанной на рисунке ниже, основные параметры:
При напряжении 117 В переменного тока (среднеквадратичное значение), подаваемом на первичную обмотку Tr , Пиковое напряжение 165 В переменного тока доступно на вторичной обмотке (117 × 1,414 = 165 В). Следует помнить, что частота пульсаций этого однополупериодного выпрямителя равна 60 герц. Следовательно, емкостное сопротивление C равно:

Однополупериодный выпрямитель с входным LC-дросселем.

Это означает, что конденсатор обеспечивает сопротивление пульсаций 265 Ом. ток. Обратите внимание, однако, что конденсатор имеет бесконечный импеданс. постоянный ток. Индуктивное сопротивление Л это:

Приведенный выше расчет показывает, что L предлагает относительно высокую оппозицию. (3,8 кОм) на пульсации по сравнению с оппозицией, предлагаемой C (265 Ом). Таким образом, на L , чем через C . Другими словами, напряжение пульсаций возникающее на нагрузке сопротивление ослабевает. Кроме того, импеданс C (265 Ом) является относительно низким по отношению к сопротивлению нагрузки (10 кОм). Следовательно, через C , чем нагрузка. В Другими словами, C шунтирует большую часть составляющей переменного тока вокруг нагрузки. Вы можете дополнительно увеличить напряжение пульсаций на L , увеличив индуктивность.

Теперь давайте обсудим постоянную составляющую приложенного напряжения. Помните, а конденсатор обеспечивает бесконечное (∞) полное сопротивление потоку постоянного тока. округ Колумбия поэтому компонент должен проходить через R _L и L . Что касается постоянного тока, конденсатора не существует. Дроссель и поэтому нагрузки включены последовательно друг с другом. Сопротивление фильтра постоянному току дроссель очень низкий (может быть около 50 Ом). Следовательно, большая часть составляющая постоянного тока развивается через нагрузку, и очень небольшое количество постоянного тока напряжение на дросселе падает, как показано на рисунке ниже.

Постоянная составляющая во входном фильтре дросселя LC.

Как вы могли заметить, компоненты переменного и постоянного тока проходят через L . Поскольку дроссель чувствителен к частоте, он обеспечивает большое сопротивление переменному току. и маленькое сопротивление постоянному току. Другими словами, дроссель сопротивляется любым изменениям. в текущем. Это свойство делает дроссель очень желательным компонентом фильтра.

Обратите внимание, что фильтрующее действие входного фильтра дросселя LC улучшается, когда фильтр используется совместно с двухполупериодным выпрямителем, как показано на рисунок ниже. Это связано с уменьшением Х _С конденсатор фильтра и увеличение X _L дросселя. Помните, что частота пульсаций двухполупериодного выпрямителя в два раза больше, чем частота пульсаций двухполупериодного выпрямителя. полупериодный выпрямитель. Для входа 60 Гц пульсации будут 120 Гц. X _C из C и X _L из L рассчитывается следующим образом:

Двухполупериодный выпрямитель с LC-дросселем на входе.

Когда X _C конденсатора фильтра уменьшено, обеспечивает меньше противодействия потоку переменного тока. Чем больше поток переменного тока через конденсатор, тем меньше поток через нагрузку. И наоборот, чем больше X _L дросселя, тем больше количество пульсаций переменного тока развит поперек штуцера; следовательно, меньшая пульсация развивается по всему нагрузка и более качественная фильтрация получается.

Резисторно-конденсаторные (RC) фильтры

Фильтр с одним конденсатором подходит для многих некритичных слаботочных Приложения. Однако, когда сопротивление нагрузки очень низкое или когда процент пульсаций должен быть сведен к абсолютному минимуму, номинал конденсатора требуемый должен быть очень большим. В то время как электролитические конденсаторы доступны в размерах до 10 мФ и более большие размеры довольно дороги. Еще Практический подход заключается в использовании более сложного фильтра, который может выполнять та же работа, но с меньшими значениями конденсатора, например, RC-фильтр. Входной фильтр RC-конденсатора ограничен приложениями, в которых нагрузка ток небольшой. Этот тип фильтра используется в источниках питания, где ток нагрузки постоянный и регулирование напряжения не требуется.

На рисунке ниже показан входной фильтр с RC-конденсатором и связанные с ним формы сигналов. Для обеспечения входов используются как полуволновые, так и двухполупериодные выпрямители. Осциллограммы, показанные на виде А на рисунке, представляют нефильтрованный выходной сигнал от типичных цепей выпрямителя. Среднее значение выходное напряжение В _{среднее} для однополупериодного выпрямителя менее половина (примерно 0,318) амплитуды напряжения пики. Среднее значение выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя равно больше половины (примерно 0,637), но все же намного меньше, пик амплитуда выходного сигнала выпрямителя. Без подключенного контура фильтра на выходе схемы выпрямителя (без фильтрации) форма сигнала имеет большое значение пульсирующей составляющей (пульсации) по сравнению со средним (или DC) компонента.

RC-фильтр и осциллограммы.

RC-фильтр на рисунке выше состоит из конденсатора входного фильтра. ( C ₁ ), последовательный резистор ( R ₁ ) и конденсатор выходного фильтра ( C ₂ ). (Этот фильтр иногда называется фильтром пи-сечения RC, потому что его схематический символ напоминает греческая буква π).

C ₁ выполняет ту же функцию, что и в фильтр с одним конденсатором. Используется для снижения процента пульсаций до относительно низкое значение (вид B). Это напряжение передается на R ₁ — C ₂ сеть, уменьшающая пульсации Еще больше.

C ₂ обеспечивает бесконечный импеданс постоянной составляющей выходное напряжение. Таким образом, постоянное напряжение передается на нагрузку, но уменьшается в значение на величину падения напряжения на R ₁ . Однако, R ₁ обычно мало по сравнению с сопротивлением нагрузки. Следовательно, падение напряжения постоянного тока на R ₁ не является недостаток.

Значения компонентов рассчитаны таким образом, чтобы сопротивление R ₁ намного больше, чем реактивное сопротивление ( X _C ) C ₂ на частоте пульсаций. Поэтому большая часть пульсации падение напряжения на R ₁ . Только след пульсации напряжение можно увидеть между C ₂ и нагрузкой (вид C). В крайних случаях где пульсации должны быть сведены к абсолютному минимуму, вторая ступень RC можно добавить фильтрацию. На практике второй этап требуется редко. RC-фильтр чрезвычайно популярен, потому что конденсаторы меньшего размера можно использовать с хорошие результаты.

RC-фильтр имеет некоторые недостатки. Во-первых, падение напряжения на R ₁ снимает напряжение с нагрузки. Во-вторых, энергия тратится впустую. в R ₁ и рассеивается в виде нежелательного тепла. Наконец, если сопротивление нагрузки изменится, напряжение на нагрузке изменится. изменение. Тем не менее, преимущества RC-фильтра перевешивают эти недостатки. во многих случаях.

Конденсатор LC-входной фильтр

LC-конденсаторный входной фильтр является одним из наиболее часто используемых фильтров. Этот тип фильтра используется в любом типе источника питания, где выходной ток низок, а ток нагрузки относительно постоянен.

На рисунке ниже показан входной фильтр с конденсатором LC и связанные с ним формы сигналов. которые аналогичны случаю RC-фильтра, показанному выше. Для обеспечения входа используются схемы двухполупериодного и двухполупериодного выпрямителей. Осциллограммы, показанные на виде А на рисунке, представляют собой нефильтрованный выходной сигнал. от типовой схемы выпрямителя. Обратите внимание, что среднее значение выпуска напряжение ( В _ср ) для однополупериодного выпрямителя меньше половины амплитуда пиков напряжения. Среднее значение выходного напряжения для двухполупериодный выпрямитель больше, чем в два раза, но все же намного меньше, чем пиковая амплитуда выходного сигнала выпрямителя. Без фильтра подключается к выходу схемы выпрямителя (что приводит к нефильтрованное выходное напряжение), форма сигнала имеет большое значение пульсации составляющей (пульсации) по сравнению со средней (или постоянной) составляющей.

LC-фильтр и осциллограммы.

C ₁ уменьшает пульсации до относительно низкого уровня (вид B). L ₁ и C ₂ образуют LC-фильтр, снижающий пульсация еще больше. L ₁ — железный сердечник большой стоимости индуктор (дроссель). L ₁ имеет высокое значение индуктивности и поэтому высокое значение X _L , которое обеспечивает высокое реактивное сопротивление к частоте пульсаций. В то же время С ₂ обеспечивает очень низкое реактивное сопротивление пульсациям переменного тока. л ₁ и C ₂ образуют делитель переменного напряжения и, поскольку реактивное сопротивление L ₁ намного выше, чем у C ₂ , большая часть напряжение пульсаций падает на C ₁ . Только небольшое след пульсаций появляется между C ₂ и нагрузкой (вид C).

В то время как L ₁ — C ₂ сеть значительно снижает переменный ток пульсация мало влияет на постоянный ток. Вы должны помнить, что индуктор предлагает нет реакции на постоянный ток. Единственная оппозиция течению тока — это сопротивление провода в дросселе. Как правило, это сопротивление очень низкое, и постоянный ток падение напряжения на катушке индуктивности минимально. Таким образом, LC-фильтр преодолевает недостатки RC-фильтра.

LC-фильтр обеспечивает хорошую фильтрацию в широком диапазоне токов. Конденсаторные фильтры лучше всего подходят, когда нагрузка потребляет небольшой ток. Таким образом конденсатор разряжается очень медленно, а выходное напряжение остается почти постоянным. С другой стороны, индукторные фильтры лучше всего работают при максимальном токе. взаимодополняющий характер этих двух компонентов гарантирует, что хорошая фильтрация будет происходят в широком диапазоне токов.

LC-фильтр имеет два недостатка. Во-первых, это дороже, чем RC-фильтр, потому что дроссель с железным сердечником стоит дороже, чем резистор. Второй недостаток размер. Дроссель с железным сердечником громоздкий и тяжелый, что может делают фильтр LC непригодным для многих применений.

Сглаживание выхода выпрямителя — Техническая информация — Новости

28 декабря 2017 г.

В этом разделе не указаны источники . Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел, добавив ссылки на надежные источники. Материал без источника может быть оспорен и удален. (October 2017)   (Learn how and when to remove this template message)

It has been suggested that  Ripple (electrical)#Ripple voltage  в этот раздел. (Обсудить)  Предлагается с ноября 2017 г.

Вход переменного тока (желтый) и выход постоянного тока (зеленый) однополупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором. Обратите внимание на пульсации сигнала постоянного тока.

В то время как однополупериодное и двухполупериодное выпрямление обеспечивают однонаправленный ток, ни одно из них не создает постоянного напряжения. Существует большая составляющая пульсаций переменного напряжения на частоте источника для однополупериодного выпрямителя и вдвое выше частоты источника для двухполупериодного выпрямителя. Напряжение пульсаций обычно указывается от пика к пику. Для получения устойчивого постоянного тока из выпрямленного источника переменного тока требуется сглаживающая схема или фильтр. В простейшей форме это может быть просто конденсатор (также называемый фильтром, резервуаром или сглаживающим конденсатором), дроссель, резистор, стабилитрон и резистор или регулятор напряжения, размещенные на выходе выпрямителя. На практике в большинстве сглаживающих фильтров используется несколько компонентов для эффективного снижения пульсаций напряжения до уровня, приемлемого для схемы.

Двухполупериодный диодно-мостовой выпрямитель с параллельным RC-шунтирующим фильтром

Конденсатор фильтра высвобождает накопленную энергию в той части цикла переменного тока, когда источник переменного тока не подает питание, т. е. когда источник переменного тока меняет направление течения тока.

Производительность с источником с низким импедансом Когда напряжение выпрямителя увеличивается, он заряжает конденсатор, а также подает ток на нагрузку.

В конце четверти периода конденсатор заряжается до своего пикового значения Vp напряжения выпрямителя. Вслед за этим напряжение выпрямителя начинает уменьшаться до своего минимального значения Vmin при входе в следующую четверть цикла. Это инициирует разряд конденсатора через нагрузку.

Размер конденсатора C определяется допустимой величиной пульсаций r, где r=(Vp-Vmin)/Vp. ^[7]

Эти цепи очень часто питаются от трансформаторов и имеют значительное сопротивление. Сопротивление трансформатора изменяет форму волны накопительного конденсатора, изменяет пиковое напряжение и создает проблемы регулирования.

Конденсаторный входной фильтр0595 Конденсатор фильтра

следует объединить в эту секцию. (Обсуждение) Предлагается с ноября 2017 года.

. Это было предложено, что

. Это было предложено. (Обсудить) Предлагается с ноября 2017 года.

Для заданной нагрузки размер сглаживающего конденсатора является компромиссом между уменьшением напряжения пульсаций и увеличением тока пульсаций. Пиковый ток определяется скоростью нарастания напряжения питания на переднем фронте входящей синусоиды, уменьшенной на сопротивление обмоток трансформатора. Высокие пульсации тока увеличивают I ² R Потери (в виде тепла) в конденсаторе, выпрямителе и обмотках трансформатора могут превышать номинальную мощность компонентов или ВА трансформатора. Ламповые выпрямители указывают максимальную емкость входного конденсатора, а диодные выпрямители SS также имеют ограничения по току. Конденсаторам для этого применения требуется низкое ESR, иначе пульсирующий ток может их перегреть. Чтобы ограничить пульсации напряжения до заданного значения, необходимая емкость конденсатора пропорциональна току нагрузки и обратно пропорциональна частоте питания и количеству выходных пиков выпрямителя за входной цикл. Выходной двухполупериодный выпрямитель требует меньшего конденсатора, потому что его частота в два раза выше частоты однополупериодного выпрямленного выхода. Чтобы уменьшить пульсации до удовлетворительного предела с помощью всего одного конденсатора, часто требуется конденсатор невероятно большой емкости.

Входной фильтр дросселя[править]

Также можно поместить выпрямленный сигнал во входной фильтр дросселя. Преимущество этой схемы в том, что форма волны тока более гладкая: ток потребляется в течение всего цикла, а не импульсами на пиках переменного напряжения в каждом полупериоде, как в емкостном входном фильтре. Недостатком является то, что выходное напряжение намного ниже — среднее значение полупериода переменного тока, а не пик; это примерно 90 % среднеквадратичного значения напряжения по сравнению со среднеквадратичным значением напряжения (без нагрузки) для конденсаторного входного фильтра. Это компенсируется превосходным регулированием напряжения и более высоким доступным током, что снижает требования к пиковому напряжению и пульсациям тока для компонентов источника питания.