Важной особенностью С-фильтра является импульсная форма тока, потребляемого из электрической сети (рис. 8.5). Ток потребляется только в процессе зарядки конденсатора в моменты времени, соответствующие вершинам синусоиды напряжения. Поскольку рассматриваемая схема используется в блоках питания большинства электронных устройств, в том числе телевизоров и персональных компьютеров, то суммарная нагрузка этих устройств вносит нелинейные искажения в синусоиду напряжения электрической сети в виде площадок в области вершин синусоиды (показано пунктиром на верхней диаграмме на рис. 8.5).
Рис. 8.5. Схема и диаграммы работы С-фильтра
Схема и диаграммы работы L-фильтра, подключенного к двухполупериодному выпрямителю, приведены на рис. 8.6.
Рис. 8.6. Схема и диаграммы работы L-фильтра
В процессе работы ферромагнитный сердечник дросселя L намагничивается током Id , создаваемым выпрямленным напряжением U2 до тех пор, пока значение напряжения на нагрузке не превысит максимальное значение U2 . После этого сердечник дросселя L размагничивается, отдавая свою энергию в нагрузку и в электрическую сеть, а падение напряжения на дросселе, в соответствии с правилом Ленца, меняет знак. При этом дроссель выполняет функцию источника тока. Так как ток в индуктивности не может измениться скачком, то ток Id является непрерывным и имеет практически синусоидальную форму со значительной постоянной составляющей и частотой, равной частоте выпрямленного напряжения. В связи с этим, напряжение на нагрузке также имеет синусоидальную форму со значительной постоянной составляющей. Ток I2 , потребляемый из сети, имеет импульсную форму, близкую к прямоугольной.
Чем меньше значение сопротивления нагрузки и чем больше значение индуктивности L, тем меньше размах пульсаций DUф.
Для L-фильтра коэффициент пульсаций рассчитывается по формуле
pвых = 0,25 Rн T , (8.3)
2 L
где T – период сетевой частоты.
Основная область применения L-фильтра – силовая электроника. Недостатки L-фильтра по сравнению с С-фильтром: потребление реактивной мощности из электрической сети и повышенная стоимость. Достоинство L-фильтра – возможность получать постоянное напряжение для мощных нагрузок.
Стабилизатор напряжения – это схема, преобразующая сглаженное постоянное напряжение в стабилизированное постоянное напряжение. Стабилизаторы напряжения подключают к выходам сглаживающих фильтров.
Параметрический стабилизатор напряжения представляет собой простейший стабилизатор напряжения. Его схема и диаграммы работы приведены на рис. 8.7.
R1 U
Uф вых
U
Рис. 8.7. Схема и диаграммы работы параметрического стабилизатора напряжения
Основным элементом стабилизатора является стабилитрон VD, непосредственно выполняющий функцию стабилизации напряжения. Резистор R1 ограничивает значение тока через стабилитрон и называется балластным. Значение его сопротивления рассчитывается по формуле
Uф -Uвых
R1 = 
I
+ Iн ,
(8.4)
ст где Iст – ток, протекающий через стабилитрон; Iн – ток нагрузки.
Параметрический стабилизатор имеет невысокое качество стабилизации, особенно при токах нагрузки, превышающих значение 20 мА. Улучшенными характеристиками обладает компенсационный стабилизатор напряжения, схема которого приведена на рис. 8.8.
VT1
Рис. 8.8. Компенсационный стабилизатор напряжения
Схема работает следующим образом. При снижении напряжения на нагрузке снижается и напряжение на базе транзистора VT2 , что приводит к снижению тока коллектора VT2 и повышению потенциала на базе транзистора VT1, включенного по схеме эмиттерного повторителя. Повышение потенциала на базе транзистора VT1 приводит к повышению напряжения на нагрузке. Таким образом, схема автоматически компенсирует изменения напряжения на нагрузке. Значение этого напряжения задается стабилитроном VD и переменным резистором R4 .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.