Сглаживающие фильтры

В любом выпрямляющем устройстве на выходе всегда имеется как постоянная, так и переменная составляющая.

Без фильтра можно работать при зарядке аккумулятора, при питании электродвигателя, сигнализации.

Чаще всего для радиотехнической аппаратуры качество сглаживания характеризуется величиной максимально допустимой амплитуды переменной составляющей.

В этом случае фильтры рассчитываются на максимальное подавление основной гармоники.

Допустимое значение коэффициента пульсаций

Особенно высокие требования к пульсациям предъявляются в целях питания микрофона, а также в прецизионных измерениях.

При оценке влияния пульсаций на работу аппаратуры связи необходимо учитывать их спектральный состав .

Это объясняется тем, что микротелефонные цепи и ухо человека обладают различной чувствительностью к колебаниям различной частоты, даже если их амплитуда одинакова. Для оценки разности воздействия введено понятие псофометрического коэффициента помех α_к, величина которого определена экспериментально с учетом свойств микротелефона и человеческого уха.

Этот коэффициент для частоты 800 Гц принимается равным единице. α_к показывает величину относительного влияния других частот. Эффективность значений псофометрического напряжения пульсаций U_псф на выходе выпрямителя

818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181

При питании ВЧ аппаратуры связи на выходе выпрямителя важно знать эффективность значений напряжений пульсаций

При питании многоканальной ВЧ аппаратуры экспериментально было установлено, что пульсация в целях питания должна гармоник с частотами ниже 300 учитываться двумя нормами: одной для Гц и другой для гармоник с частотами выше, так как влияние этих двух групп гармоник существенно различно.

Сглаживающие фильтры.

Бывают пассивные (C, RC, L, LC) и активные на полупроводниковых приборах и электронных лампах.

Основные критерии оптимальности, используемые на практике:

1. лимит стоимости;

2. критерий минимальной суммарной индуктивности и емкости.

Основные параметры коэффициенты сглаживания

.

Кроме этого не должны вносить заметных искажений в работу нагрузки; обеспечить отсутствие перенапряжений и бросков тока при переходных процессах.

; ; .

При заданном :

Емкостной фильтр необходимо рассматривать совместно с выпрямителем .

Наиболее широко используют Г-образный LC-фильтр

; .

При этом

(Г.Ф)

f=50 Гц (Гмк Ф)

f=400 Гц (Гмк Ф)

Для обеспечения индуктивной реакции?

См. приложение +

Собственная частота фильтра не должна совпадать с частотой сети или частотой изменения тока нагрузки. Как правило, она должна быть . При К_с ≥ 3 это условие всегда выполняется.

Такой П-образный фильтр состоит из С и LC-фильтра.

(см. приложение *)

При необходимости увеличения коэффициента сглаживания используется многозвенный фильтр

; .

Фильтры проектируются из условия минимальной ?столи?.: двухзвенные при , трехзвенные при .

Или минимальная суммарная индуктивности и емкости (т.е. меньше размеры) , тогда 2-хзвенные при ; 3-хзвенные .

См.приложение сдлоп

Для улучшения сглаживающих свойств иногда применяют резонансные

Недостаток – высокая эффективность только на одной гармоники. Зависимость от тока нагрузки, так как изменяется индуктивность дросселя.

Компонация за счет отрицательного ОС. Особенно эффективен при больших токах нагрузки, так как дает возможность уменьшить подмагничивание дросселя.

Приложение +

Определив величину L можно найти значение емкости С₁. Если напряжение на выходе фильтра постоянно, можно определить величину емкости, задавшись допустимым выбросом напряжения на выходе фильтра при уменьшении тока нагрузки: , где величина изменения тока нагрузки на выходе фильтра; определив можно найти , при этом ее надо брать больше .

Если нагрузка носит импульсный характер, величина емкости оказывает существенное влияние на степень искажения формы импульсов тока.

89898989898989898989898989898989898989898989898989898989898989898

Степень искажения характеризуется коэффициентом искажения. , если задан. .

Зная можно определить индуктивность дросселя .

*

Зная коэффициент сглаживания из расчета выпрямителя и положив = , можно определив найти значение индуктивности . Проверять условие в П-образном фильтре нет необходимости.

Сравнивая П-образный фильтр с Г-образным, необходимо отметить следующее: при П-образном фильтре ухудшаются условия работы вентиля, увеличивается ; внешняя характеристика выпрямителя имеет более падающий характер; коэффициент сглаживания П-образного фильтра больше, выпрямленное напряжение при П-образном фильтре несколько больше, чем при Г-образном (при одинаковых напряжениях на вторичной обмотке трансформатора).

приложение сдлоп

Определить емкость и индуктивность можно исходя из обеспечения индуктивной реакции фильтра и величины допустимого выброса напряжения на выходе фильтра при сбросе нагрузки. В первом случае , во втором .

Зная и произведение найдем величину .

Если источник питания имеет резервную аккумуляторную батарею (буферный режим), которая готова в любой момент принять на себя нагрузку при прекращении подачи электроэнергии извне, эта батарея является также элементом сглаживающего фильтра.

==========================

Сопротивление и .

Зная и можно определить .

Значение , Ом колеблются от 0,00012 (СК-120) до 0,00314 (СК-1).

В выпрямителях малой мощности иногда применяется RC фильтры

===========================

выражение сопротивления в омах, а в микрофарадах имеет следующие соотношения:

f=50 Гц

f=400 Гц .

определяется из величины коэффициента полезного действия, обычно задаются 0,6-0,8. При КПД=0,8; .

Значение емкости в микрофарадах для

f=50 Гц

f=400 Гц ;

- в мА.

Расчет П-образного активно-емкостного фильтра производится так как и в случае П-образного LC фильтра путем разделения этого фильтра на емкостный и Г-образный RC-фильтры.