Rc - фильтр и особенности работы

выпрямителя с этим фильтром

В выпрямительных устройствах малого уровня мощности исполь­зуется также RC-фильтр, схема которого приведена на рис.6, а. На­личие в нем активного сопротивления увеличивает потери, однако уменьшает коэффициент пульсации напряжения в нагрузке.

Основное отличие принципа работы RC-фильтра от рассмотрен­ного на рис. 4 заключается в том, что конденсатор С_ф заряжается через резистор R_ф, а поэтому процесс заряда конденсатора проис­ходит более медленно. Фаза входного напряжения ₂. при которой выравниваются напряжения на аноде и катоде диода, а диод закры­вается, будет существенно больше фазы, соответствующей максимуму напряжения u₂, подводимого к аноду. Как видно из рис.6,б макси­мальное напряжение, до которого заряжается конденсатор, а, следо­вательно, и напряжение нагрузки, меньше амплитуды U_2m.

Рис.6

Поскольку в выпрямителе с RC-фильтром диод закрывается позднее, чем в выпрямителе с С-фильтром, то и время разряда кон­денсатора через сопротивление нагрузки будет меньше. Это приво­дит к тому, что уменьшаются пульсации выходного напряжения, но одновременно с этим уменьшается и его среднее значение. Вследс­твие увеличения времени, в течение которого диоды находятся в открытом состоянии, уменьшаются величины импульсных токов, кото­рые протекают через диоды, по сравнению с теми же токами в вып­рямителе с емкостным фильтром.

Внешняя характеристика выпрямителя

Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость среднего значения напряжения, подводимого к нагрузке, от средне­го значения тока в нагрузке. Снятие этой зависимости обычно про­изводят путем изменения сопротивления нагрузки. Внешняя характе­ристика выпрямителя без фильтра отличается от аналогичных ха­рактеристик выпрямителя с С и RC фильтрами, что обусловливается спецификой действия этих фильтров.

В выпрямителе без фильтра внешняя характеристика близка к линейной зависимости, для которой справедливо следующее уравне­ние

, (12)

где U_do - внутренняя ЭДС выпрямителя без учета в нем потерь, - падение напряжения на открытых диодах, которое весьма слабо зависит от величины протекающего тока,R_BH – внутреннее активное сопротивление выпрямителя, определяемое в основном соп­ротивлением обмоток трансформатора. Для рассматриваемой схемы выпрямителя N=1, так как в любой момент времени ток протекает только через один диод.

Рис. 7

При рассмотрении принципа работы выпрямителя пренебрегалось падением напряжения в диодах и обмотках трансформатора, что справедливо в отсутствии тока в цепи нагрузки. Таким образом, соотношение (2) определяет напряжение на выходе выпрямителя в режиме холостого хода, то есть величину U_do, входящую в соотно­шение (12). На рис. 7 приведены внешние характеристики выпрями­теля без фильтра для двух значений сопротивления R_BH (прямые 1, 2). При этом учитывалось, что . Видно, что с увеличе­нием сопротивленияR_BH, в частности, активного сопротивления об­моток трансформатора, характеристики имеют больший наклон к оси токов.

Нулевое значение тока в нагрузке обеспечивается при беско­нечно большом значении R_H. Поэтому, как следует из проведенного анализа, в режиме холостого хода напряжение на выходе выпрямите­ля с емкостным фильтром равно амплитуде переменного напряжения, снимаемого с вторичной обмотки трансформатора. С увеличением тока I_H, напряжение на нагрузке уменьшается по двум причинам. Во-первых, из-за падения напряжения на элементах схемы выпрями­теля, что имеет место и при отсутствии емкостного фильтра. Во-вторых, из-за уменьшения среднего значения напряжения на кон­денсаторе фильтра при его разряде. Вторая причина при емкостном фильтре является преобладающей, и это объясняет более быстрое уменьшение среднего напряжения в нагрузке с увеличением, тока, то есть с уменьшением сопротивления нагрузки. На рис.7 кривые 3 и 4 соответствуют внешним характеристикам выпрямителя с емкостным фильтром. При уменьшении емкости конденсатора происходит более быстрое уменьшение напряжения.

Внешняя характеристика выпрямителя с RC-фильтром проходит с большим наклоном к оси токов, чем характеристика выпрямителя с емкостным фильтром. Это, связано с дополнительным падением напря­жения в резисторе фильтра R_ф. В режиме холостого хода величина выходного напряжения выпрямителей с С и RC фильтрами одинакова.