Дослідження властивостей і характеристик випрямних пристроїв та згладжувальних фільтрів, страница 3

          В зв’язку з тим, що R_B << R_H, стала часу заряду τ_з також значно менша сталої часу розряду τ_р. З цієї причини заряд конденсатора відбувається значно швидше, ніж його розряд. Тому напруга на навантаженні, а отже і струм в ньому, змінюються протягом періоду вхідної напруги значно менше, ніж при активному навантаженні.

          При живленні більшості електронних пристроїв допускаються дуже невеликі пульсації випрямленої напруги. Використання одного лише конденсатора не завжди вирішує проблему. Більш ефективними для цього є згладжувальні фільтри. Згладжувальним фільтром випрямляча називають пристрій, призначений для зменшення змінної складової випрямленої напруги. На практиці широко застосовують Г-подібні LC- та RC-фільтри (LC-фільтри наведені на рисунках 3.2-3.5). В схемі RC-фільтра замість індуктивності (дроселя) встановлюється резистор. Фільтри можуть бути одноланковими, дволанковими тощо.

          Основним параметром згладжувальних фільтрів є коефіцієнт згладжування пульсацій – відношення коефіцієнта пульсацій на вході фільтра до коефіцієнта пульсацій на його виході (навантаженні):

.                                                    (3.21)

          Формулу (3.21) з урахуванням (3.1) можна записати таким чином:

                                        (3.22)

де U_зт1 і U_зт2 – амплітуди змінної складової випрямленої напруги відповідно на вході і виході фільтра; U₀₁ і U₀₂ – постійні складові випрямленої напруги на вході і виході фільтра, відповідно; К₀ і К_зм – коефіцієнти передачі фільтра постійної та змінної складових, відповідно.

          Визначимо тепер коефіцієнти згладжування пульсацій для LC- іRC-фільтрів.

          Можна вважати, що для LC-фільтра коефіцієнт передачі постійної напруги дорівнює одиниці, оскільки падінням постійної напруги на дроселі L_др можна знехтувати, тобто К₀ ≈ 1. При визначенні коефіцієнта передачі змінної складової доцільно врахувати, що для ефективного згладжування пульсацій в такому фільтрі необхідне виконання таких умов:

X_C << R_H;  X_C << X_L,  R_H << X_L,                                 (3.23)

де реактивні опори X_C і X_L визначаються для частоти першої гармоніки пульсацій. Отже:

         (3.24)

          Таким чином, коефіцієнт згладжування пульсацій для Г-подібних одноланкових LC-фільтрів може бути визначений за формулою:

                                    (3.25)

          Для згладжувального Г-подібного RC-фільтра, схема якого наведена на рисунку 3.6, також справедливе співвідношення (2.22), що визначає його коефіцієнт згладжування пульсацій. Але коефіцієнти передачі К₀ і К_зм, очевидно, будуть мати інші значення.

Рисунок 3.6 – Г-подібний RC-фільтр

              Коефіцієнт передачі постійної складової:

                                                (3.26)

              Коефіцієнт передачі змінної складової визначимо з урахуванням таких умов, які є обов’язковими для ефективного згладжування пульсацій:

X_C << R_H, X_C << R.                                          (3.27)

                    (3.28)

          Таким чином, коефіцієнт згладжування пульсацій для Г-подібних одноланкових RC-фільтрів визначається за такою формулою:

                              (3.29)

          Для збільшення коефіцієнта згладжування застосовують дволанкові фільтри. При великому значенні коефіцієнта згладжування вигідніше застосовувати саме дволанкові фільтри, які отримують послідовним з’єднанням одноланкових. Для практичних розрахунків можна вважати, що коефіцієнт згладжування дволанкового фільтра дорівнює добутку коефіцієнтів згладжування кожної ланки:

                                                  (3.30)