Краткие теоретические и практические сведения. Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения до допустимых значений

Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения до допустимых значений.

Сглаживающие фильтры включаются между схемой выпрямления и нагрузкой и представляют собой фильтр нижних частот.

Сглаживающие фильтры разделяются на пассивные и активные. Пассивные сглаживающие фильтры используют свойство реактивных элементов накапливать энергию в электрических (конденсаторы) и (или) магнитных (дроссели) полях в одни интервалы времени и возвращать эту энергию в цепь в другие. Активные сглаживающие фильтры используют нелинейные свойства полупроводниковых приборов.

Сглаживающие фильтры различают по элементам, из которых они состоят, схеме их соединения и по количеству этих элементов, обычно называемых звеньями.

Простые однозвенные фильтры состоят из конденсатора или катушки индуктивности; сложные фильтры представляют собой сочетание индуктивностей, конденсаторов, резисторов. Сложный многозвенный фильтр состоит из нескольких простых фильтров.

Свойства и качества сглаживающих фильтров определяются следующими основными параметрами:

1) коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения

, или

где – амплитуда первой гармоники переменной составляющей;
– среднее значение выпрямленного напряжения;

2) коэффициент сглаживания, характеризующий способность фильтра снижать пульсации выпрямленного напряжения,

где , – коэффициенты пульсации напряжения на входе и выходе фильтра;

3) выходное сопротивление на переменном токе позволяет оценить степень влияния сглаживающего фильтра на режим работы потребителя.

Поскольку в приводимых выше соотношениях учитывается коэффициент пульсаций только по 1-й гармонике выпрямленного напряжения, т.е. , далее в целях упрощения он обозначается .

Кроме основного требования – сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения – к фильтру предъявляются следующие требования:

1) потери мощности и падение постоянной составляющей напряжения в фильтре должны быть минимальными, т. е. он должен обладать наибольшим КПД при минимальных габаритных размерах, массе и стоимости;

2) фильтр не должен влиять на работу потребителя;

3) внешние электромагнитные поля, создаваемые фильтром, не должны нарушать функционирование радиоустройства;

4) во время переходных процессов фильтр не должен создавать перенапряжения и сверхтоков, значения которых превышают пределы, допустимые для элементов электропитания и потребителя;

5) собственная частота фильтра должна быть существенно меньше основной частоты пульсаций во избежание появления резонансных явлений в отдельных звеньях фильтра, поскольку они приводят к резкому возрастанию пульсаций выпрямленного напряжения;

6) фильтр должен обладать высокой надежностью в пределах заданного диапазона температур.