Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Сглаживающий фильтр




Выпрямитель

 

Выпрямление переменного напряжения осуществляется выпрямительным диодом VD1 или четырьмя выпрямительными диодами VD2 – VD5. На выходе выпрямителя получаем пульсирующее напряжение одного знака, которое изменяется от нуля до максимума. Один диод VD1 пропускает через себя только один полупериод синусоиды, поэтому называется однополупериодным выпрямителем. Его недостаток в том, что вторая половина периода ”исчезает”.

Вентильная группа из четырех полупроводниковых диодов VD2 – VD5, соединенных в кольцо, как показано на схеме, называется выпрямительным мостом. Такой выпрямитель называется двухполупериодным, так как пропускает через себя два полупериода синусоиды.

Выпрямительные диоды пропускают через себя электрический ток только, когда p - n переход смещается в прямом направлении, т.е. когда к ”p“ области подключен плюс, а к “n” области – минус. Согласно вольт-амперной характеристике диода на прямой ветви происходит незначительное падение напряжения, которое для кремниевых диодов может доходить до 1 вольта (0,6 вольта точка перегиба прямой ветви ВАХ).

В однополупериодном выпрямителе ток проходит через один диод, поэтому пиковое значение выпрямленного напряжения уменьшается на 0,6 – 1 вольта. В двухполупериодном выпрямителе ток проходит попеременно через два диода, поэтому в этом случае пиковое значение выпрямленного напряжения уменьшается на 1,2 – 2 вольта.

Величину пульсаций на выходе выпрямителя оценивают коэффициентом пульсаций – Кп, который определяется отношением амплитуды первой гармоники к средней величине выпрямленного напряжения. Для однополупериодного выпрямителя Кп=1,57; для двухполупериодного выпрямителя Кп=0,67, поэтому двухполупериодный выпрямитель предпочтительнее.

Сглаживающий фильтр

 

Для сглаживания пульсаций выходного напряжения применяются фильтры. В качестве простейшего фильтра можно использовать конденсатор C1 большой емкости, включенный параллельно выпрямителю. Простейший фильтр применяется, если сила тока небольшая - доли ампера. Для больших токов применяют фильтры, состоящие из катушек индуктивности L, включенных последовательно, и конденсаторов C1, C2, включенных параллельно. Фильтр с одной катушкой индуктивности L, включенной последовательно, и двумя конденсаторами C1, C2, включенными параллельно, называется П-образным.

Как уже отмечалось, для нормальной работы электронного устройства напряжения питания должно быть постоянным, поэтому пульсации напряжения являются очень вредным явлением и с ними надо бороться. Качество фильтра определяется коэффициентом сглаживания пульсаций Ксгп.

Ксгп= Кпвхпвых, где Кпвх коэффициент пульсаций до фильтра, а Кпвых - коэффициент пульсаций после фильтра. Чем больше коэффициент сглаживания пульсаций фильтра, тем меньше величина пульсаций после фильтра и тем лучше спроектирован фильтр.

Далее рассмотрим более подробно временные диаграммы напряжений в однополупериодном выпрямителе, после которого установлен конденсатор в качестве простейшего фильтра. Диаграммы приведены на рис 2. В интервале времени t2 – t1 диод открыт и через него протекают токи нагрузки и заряда конденсатора С. Постоянная времени заряда tзар = С (Rн ½½ Rпот), где сопротивление потерь Rпот=Rпр.ср + Rтр (Rтр – активное сопротивление потерь трансформатора). Практически всегда Rпот<Rн и tзар» С Rпот. В остальную часть периода t3 – t2 диод закрыт. В течение этого времени конденсатор разряжается tразр» С (Rн (Rобр ½½ Rпот)

 

 

 
 

 


 

 

Рис. 2 Сигнал после однополупериодного выпрямителя (тонкая линия) и после простейшего фильтра – конденсатора (толстая линия).

Поскольку у правильно выбранных диодов их обратное сопротивление Rобр >>Rтр + Rн, постоянная времени разряда tразр» С Rн и tзар<< tразр т.е., процессы заряда и разряда конденсатора С идут с разной скоростью. Следовательно, появляется постоянная составляющая напряжения на диоде Uс = Umax - DU, обратное напряжение может достигать величины Uобр = 2Umax. Поэтому диод выбирают с Uобр.макс > 2Umax.

Особенности двухполупериодного мостового выпрямителя заключаются в том,что за период через диоды VD2 - VD5 протекают два импульса тока. В одном полупериоде ток течет через диоды VD2 и VD5, в другом – через диоды VD3 и VD4. Частота пульсаций выше в два раза, а величина их меньше. Обратное напряжение на диодах ниже в два раза по сравнению с однополупериодной схемой Uобр.макс > Umах. Еще одной особенностью этой схемы является отсутствие в трансформаторе постоянного подмагничивания, так как ток вторичной обмотки в двух полупериодах протекает в противоположных направлениях.

 

Поделиться:





Читайте также:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...