Фильтры источников питания
Цель занятия: Исследование свойств пассивных линейных фильтров.
1. Емкостной фильтр
1.1. Собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использованную на предыдущем занятии.
1.2. Дополнить схему выпрямителя конденсатором емкостью 1 мкФ, включенным параллельно нагрузке.
1.3. Измерить коэффициент пульсаций в схеме с фильтром и сравнить его с пульсациями выпрямителя без фильтра.
1.4. Изменением емкости конденсатора добиться пульсаций на уровне 5%. После этого изменить коэффициент трансформации, чтобы получить напряжение на выходе равным величине предусмотренной заданием.
1.5. Снять осциллограмму тока диодов при наличии емкостного фильтра и сравнить ее с осциллограммой тока диодов без фильтра. Определить степень уменьшения длительности открытого состояния диодов и увеличения максимального значения тока диодов.
2. Индуктивно-емкостной фильтр
2.1. Рассчитать LC-фильтр, обеспечивающий КП=5%, для выпрямителя, использованного в п. 1.1.
2.2. Собрать схему выпрямителя п.1.1, но с LC-фильтром.
2.3. Изменить коэффициент трансформации, чтобы обеспечить требуемое постоянное напряжение на выходе выпрямителя.
2.4. Снять осциллограммы напряжения на выходе и тока диодов.
2.5. Определить коэффициент фильтрации LC-фильтра.
2.6. Определить степень расширения импульсов тока диодов по сравнению со случаем активной нагрузки и уменьшения максимума тока.
3. Многозвенный фильтр
3.1. Собрать схему выпрямителя по п.3 данного задания, но с двумя аналогичными звеньями LC-фильтра.
3.2. Снять осциллограммы напряжения до фильтра и после. Определить коэффициент фильтрации обоих звеньев и каждого по отдельности.
4. Основные расчетные соотношения
4.1. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения Кп выражается в абсолютных единицах
Кп=Uпm/U0,
или в процентах
Кп% = (Uпm /U0)100.
4.2. Способность фильтра снижать пульсации выпрямленного напряжения определяется коэффициентом сглаживания, обозначаемым q
где Kп.вх, Kп.вых — коэффициенты пульсации напряжения на входе и выходе фильтра.
4.3. Рассчитать пульсации на выходе емкостного фильтра можно с помощью приближенной формулы
где m- число импульсов на выходе диодного выпрямителя за период колебаний сетевого напряжения.
4.4. Рассчитать минимальное значение индуктивности дросселя можно по следующей формуле:
Lmin = 2RН /(m-1)mπfC.
4.5. Задавшись значением L > Lmin, требуемую емкость конденсатора можно рассчитать из соотношения
LC = (q + l)/(mωC)2.