Сглаживающие Г- образные фильтры
При анализе фильтров считают, что на вход фильтра поступает постоянное напряжение, равное среднему значению выпрямленного напряжения , и переменное напряжение, амплитуда которого равна амплитуде первой гармонической составляющей выпрямленного напряжения, а частота
, где m - число пульсаций за период сетевого напряжения,
- частота сети питания. Эквивалентная схема может быть представлена в виде, показанном на рисунке 11.13, а.
Рисунок 11.13 -. К анализу работы сглаживающих фильтров:
а - эквивалентная схема Г-образного фильтра; b – индуктивный фильтр;
с – резистивно-емкостный фильтр; d – индуктивно-емкостный фильтр
В общем случае Г- образный фильтр представляет собой делитель напряжения, он устанавливается между выпрямителем и нагрузкой. Последовательно включается элемент, который имеет большое сопротивление для переменной составляющей тока и малое сопротивление для постоянной составляющей. Параллельно включается элемент, который имеет большую проводимость для переменной составляющей, малую проводимость для постоянной составляющей тока.
Напряжение на выходе можно представить в виде суммы постоянной и переменной составляющих. Постоянная составляющая напряжения полностью передается в нагрузку
, (11.22)
а амплитуда переменной составляющей уменьшается за счет падения напряжения на последовательном элементе Z
, (11.23)
если .
Коэффициент пульсации после фильтра можно определить как
. (11.24)
Эффективность работы фильтра оценивается коэффициентом сглаживания. - это отношение коэффициента пульсации до фильтра
к коэффициенту пульсации после фильтра
. (11.25)
Индуктивный фильтр. Индуктивный фильтр можно представить в виде Г-образного фильтра, если за параллельный элемент принять проводимость нагрузки (рисунок 11.13, b). Коэффициент сглаживания легко получить, используя последнее выражение
. (1126)
При расчете индуктивность фильтра выбирается настолько большой, чтобы обеспечить непрерывность тока в нагрузке . Это возможно при выполнении условия
, (11.27)
где - амплитуда первой гармоники выпрямленного тока
- среднее значение выпрямленного тока
.
Резистивно-емкостный фильтр. Последовательный элемент фильтра резистор, параллельный - конденсатор (рисунок 11.13, c).
Коэффициент сглаживания легко получить
. (11.28)
Емкость конденсатора и сопротивление резистора
выбираются из условий
;
. (11.29)
Фильтр используется редко при токах несколько миллиампер и сопротивлении нагрузки несколько кОм.
Индуктивно-емкостный фильтр (рисунок 11.13, d). Коэффициент сглаживания легко получить
. (11.30)
Индуктивность дросселя при расчете выбирается так, чтобы обеспечить непрерывность тока в нагрузке . Это возможно при выполнении условия
, (11.31)
, (11.32)
откуда
. (11.33)
После выбора элементов фильтра проверяется отсутствие
. (11.34)