3.2.1 Емкостной фильтр

На схеме мостового выпрямителя (рис. 3.7) емкостной фильтр выполнен в виде конденсатора С _ф , включенного параллельно , нагрузочному резистору R_н . Конденсатор С _ф заряжается через диоды до амплитудного значения напряжения в моменты времени, когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора превышает напряжение на конденсаторе. Этому режиму соответствует интервал времени от t₁ до t₂ . В течение интервала времени от t₂ до t₃ напряжение U_c > U₂ , диоды закрыты и конденсатор разряжается через нагрузочный резистор R_н с постоянной времени . При этом напряжение на нагрузке снижается по экспоненциальному закону до некоторого наименьшего значения. Начиная с момента времени t₃ напряжение U_с на конденсаторе становится меньше напряжения U₂ . Диоды открываются, конденсатор С_ф снова начинает заряжаться и процесс повторяется. Как показывает временная диаграмма на рис.3.7а, б. при разряде С_ф напряжение U_н не уменьшается до нуля, а пульсирует в некоторых пределах, увеличивая среднее значение выпрямленного напряжения по сравнению с мостовым выпрямителем без фильтра. Емкость конденсатора С_ф выбирают такой, чтобы выполнялось соотношение >5 T. Здесь T=1 / f_осн. – период основной, наибольшей гармоники пульсирующего напряжения.

Рис.3.7. Схема (а) и временные диаграммы (б) мостового выпрямителя

с емкостным фильтром

Коэффициент пульсаций выпрямителя с емкостным фильтром может быть снижен до 10^-2. Емкостнjй фильтр целесообразно применять с высокоомным нагрузочным резистором, т.е. при малых токах нагрузки. При этом мощность в нагрузке не должна быть больше нескольких десятков ватт.

3.2.2 Индуктивный фильтр

Действие индуктивного фильтра L_ф основано на том, что сопротивление катушки индуктивности постоянному току мало, а сопротивление переменному току может быть сделано большим. Поэтому при включении L_ф последовательно с активным сопротивлением нагрузки R_н падение напряжения на R_н от переменной составляющей тока снижается, т.е. пульсации выпрямленного напряжения уменьшаются.

3.2.3 Г – образные и П – образные фильтры

Для более значительного уменьшения пульсаций применяют комбинированные Г - и П – образные фильтры ( рис.3.8). В маломощных выпрямителях с целью уменьшения массы, габаритов и стоимости фильтра катушку L_ф часто заменяют резистором R_ф . “ Фильтрующее “ действие резистора R_ф основано на том, что при на R_ф происходит большее падение переменной составляющей выпрямленного напряжения, чем постоянной. Для характеристики эффективности действия сглаживающего фильтра вводится коэффициент сглаживания , где - коэффициенты пульсации на нагрузке соответственно при отсутствии и наличии фильтра.

Рис 3.8. Схемы Г – образного (а) и П – образного сглаживающих фильтров

Наилучшее сглаживание пульсаций обеспечивает П – образный фильтр, образуемый последовательным включением С_ф и Г – образным LC – фильтрами. Коэффициент сглаживания таких многозвенных фильтров определяется произведением коэффициентов сглаживания отдельных звеньев, из которых он состоит, если входное сопротивление последующего фильтра для переменной составляющей тока значительно больше выходного сопротивления предыдущего фильтра. Поэтому коэффициент сглаживания П – фильтра (S_П) равен S_П = S_Г* S_C , где S_Г и S_Г - коэффициенты сглаживания соответственно Г- и С – фильтров.