7.4.2. Індуктивні фільтри

Індуктивний фільтр (рис. 7.16) – це дросель, що вмика-ється послідовно з навантаженням. Фактично з навантаженням він являє собою частотно-залежний дільник напруги.

Р ис.7.16. Індуктивний фільтр в однонапівперіодній схемі (а) та її часові діаграми

Він ефективний в разі, коли опір дроселя ώL змінній складовій пульсуючого струму з найнижчою частотою значно перевищує активний опір навантаження. Тоді вся постійна складова випрямленої напруги прикладається до активного опору навантаження, а змінна складова падає на дроселі.

Коефіцієнт пульсацій визначається за формулою:

(7.27)

7.4.3. LC- та RС- фільтри

До LC- та RС- фільтрів відносяться Г (одноланкові) та П -подібні ( багатоланкові) фільтри.

Г-подібні LC- фільтри (рис. 7.17) є найпростішими багато-ланковими фільтрами. Їх застосовують тоді, коли за допомогою одноланкових фільтрів не вдається досягти необхідного коефіцієнта згладжування. Ці фільтри, що є більш складними в порівнянні з одноланковими, забезпечують значне зменшення коефіцієнта пульсацій.

Зниження пульсацій LC-фільтром пояснюється спільними діями дроселя та конденсатора. Зниження змінних складових випрямленої напруги обумовлено як згладжувальною дією конденсатора С_ф, так і значним падінням змінних складових напруги на дроселі L_ф.

Рис. 7.17. LC- фільтр

З врахуванням рекомендацій до вибору значень С_ф і L_ф,

викладених раніше, вираз для коефіцієнта згладжування LC-фільтра можна записати у вигляді:

К_З = ώ²₍₁₎∙L_ф∙С_Ф –1. (7.28)

Коефіцієнта згладжування дозволяє розрахувати пара-метри фільтра за наступною формулою:

, (7.29)

де ώ₍₁₎ – частота першої гармоніки.

При необхідності отримання К_З 100 використовують П-подібні фільтри.

П-подібний фільтри відноситься до багатоланкових фільтрів, оскільки складається з ємнісного фільтра (С_ф1) і Г-подібного LC-фільтра (L_фC_ф2) або RC-фільтра (R_фС_ф2) (рис.7.18,а,б).

Коефіцієнт згладжування багатоланкових фільтрів дорів-нює (при дотриманні певних умов) добутку коефіцієнтів простих ланок (фільтрів).

Рис.7.18. П-подібні фільтрувальні кола:

а – LC; б – RC

7.4.4. Електронні фільтри

В даний час в радіоелектронній апаратурі широко застосовують транзистори і мікросхеми, що відкривають великі можливості для її мініатюризації. Проте комплексна мініатюризація неможлива без суттєвого зниження габаритів і маси вторинних джерел живлення і, зокрема, згладжуючих фільтрів. Зменшити масогабаритні показники згладжують фільтрів можна, використовуючи замість громіздких фільтруючих дроселів і конденсаторів транзисторні фільтри. Переваги транзисторних згладжуючих фільтрів в порівнянні з їх LC-прототипами проявляються особливо при роботі в умовах низької температури навколишнього середовища, коли ємність фільтруючих конденсаторів зменшується, а також при частоті живильної мережі 50 Гц.

Проте, маючи виграш перед LC-фільтрами за вказаними показниками (в 2-9 разів), транзисторні згладжуючи фільтри поступаються їм в коефіцієнті корисної дії (ККД). Якщо на дроселі індуктивно-ємнісного фільтра падає напруга 1-2 В, то в транзисторних фільтрі на регулюючому транзисторі – до 3 -5 В.

На рис. 7.19 представлена схема транзисторного фільтра.

Рис. 7.19. Схема транзисторного фільтра

Принцип його роботи полягає в наступному. На колектор транзистора надходить напруга з великою амплітудою пульсації, а ланцюг бази живеться через інтегруючий ланцюг R₁C₁, який згладжує пульсації напруги на базі транзистора. Опір резистора R₁ вибирають з умови достатності струму бази для забезпечення заданого струму в навантаженні.

Чим більше стала часу = R₁C₁, тим менше пульсації напруги на базі. Оскільки пристрій являє собою емітерний повторювач, то на виході фільтра пульсації будуть настільки ж малими, як і на базі.

Ємність конденсатора С₁ може бути в кілька разів менше, ніж у конденсатора в LC-фільтрі, так як базовий струм набагато менше вихідного струму фільтра (колекторного струму транзистора) – приблизно в h_21е разів.