Лабораторная работа № 6 «Исследование сглаживающих фильтров»

Цель работы:

1. Ознакомление с методикой построения схем и моделирования работы устройств в компьютерной лаборатории электроники.

2. Изучения влияния различных типов сглаживающих фильтров на форму выпрямленного напряжения и на выходные характеристики выпрямительных устройств.

Приборы и элементы	Условное обозначение
Вольтметр
Амперметр
Осциллограф
Источник постоянного напряжения
Выпрямительный диод
Резистор
Источник переменного напряжения
Трансформатор
Катушка индуктивности
Конденсатор

Краткие теоретические сведения.

Сглаживающие фильтры.

Выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер и его нельзя непосредственно использовать для питания электронных устройств. Поэтому для уменьшения степени пульсации на выходе выпрямителя применяют сглаживающие фильтры.

Фильтры состоят из конденсаторов и катушек индуктивности. Основные виды фильтров: емкостной, индуктивный и смешанный.

Емкостной фильтр (Рис.1а) включается параллельно нагрузочному резистору и шунтирует его для составляющей тока. При этом конденсатор С_ф попеременно заряжается под действием выпрямленного напряжения и_В, а затем разряжается через резистор R_н. Если постоянная времени разряда конденсатора = C_фR_н значительно превышает период напряжения u_2, то напряжение при разряде уменьшается несущественно (Рис.1б), что приводит к значительному увеличению среднего значения напряжения на нагрузочном резисторе U_н.ср и к снижению степени пульсации выпрямленного напряжения.

Емкостной фильтр используется для слабых токов и небольшой мощности, т.е. при высокоомной нагрузке.

а) б)

Рис.1

При этом основной характеристикой фильтра является коэффициент сглаживания , (1)

где: р_вх - коэффициент пульсации на входе фильтра;

р_вых - коэффициент пульсации на выходе фильтра.

Для выпрямителей большой и средней мощности применяются индуктивные фильтры, которые включаются последовательно с нагрузочными резисторами (Рис.2а).

В результате переменная составляющая тока через нагрузку значительно уменьшается и снижает степень пульсации выпрямленного напряжения (Рис.2б).

а) б)

Рис. 2

Чаще используются смешанные фильтры: Г-образный LС-фильтр (Рис.3) или П-образный CLC-фильтр (Рис.4).

Рис. 3 Рис. 4

Они обеспечивают более высокую степень сглаживания выпрямленного напряжения.