Згладжувальні фільтри

Згладжувальні фільтри - це пристрої, що здійснюють згладжування пульсацій випрямленої напруги і містять реактивні елементи – індуктивності або (і) ємності, здатні накопичувати енергію, а потім її віддавати.

Коли миттєве значення випрямленої напруги максимальне (надлишок енергії), в елементах фільтра відбувається її накопичення. Коли миттєве значення випрямленої напруги мінімальне (брак енергії), елементи фільтра передають накопичену енергію в навантаження. У результаті, забезпечується більш рівномірне надходження енергії у навантаження (кажуть, що забезпечується згладжування пульсацій випрямленої напруги).

До найпростіших фільтрів відносяться індуктивний і ємнісний (рис. 1.7,а,б).

а) б)

в) г)

Рис. 1.7. Схеми пасивних фільтрів: а) С -фільтр, б) L -фільтр, в) LC -фільтр,

г) RC -фільтр

Випрямлена напруга є пульсуючою, тобто в ній міститься постійна і змінна складові. Задача фільтру – передати в навантаження (наскільки можливо без втрат) постійну складову і придушити змінну. Для цього в індуктивному фільтрі дросель вибирається з умови , де – кутова частота першої гармоніки пульсації. При виконанні зазначеної умови практично вся змінна складова випрямленої напруги буде падати на дроселі. Для постійної складовий опір дроселя практично дорівнює нулеві, тому постійна складова буде передаватися в навантаження.

У ємнісному фільтрі необхідно виконати умову . У цьому випадку змінна складова буде замикатися через конденсатор , а постійна складова піде в навантаження.

Оскільки ефективність роботи фільтрів визначається об'ємом енергії, накопиченої в ньому, і енергія магнітного поля, що накопичується в індуктивності визначається як , то індуктивний фільтр більш ефективний при великих струмах навантаження (малих опорах навантаження ). Аналогічно, для ємності , отже С -фільтр доцільно застосовувати при малих струмах (великих та напругах).

Якщо сполучити два найпростіших фільтри, одержимо Г -подібний - фільтр (рис. 1.7,в), який сполучає у собі переваги індуктивного і ємнісного фільтрів, і добре працює як при великих, так і малих струмах навантаження.

Основний параметр фільтрів – це коефіцієнт згладжування, що дорівнює відношенню коефіцієнта пульсації на вході фільтра до коефіцієнта пульсацій на його виході:

Відношення змінної складової на вході фільтра до змінного складовій на його виході називається коефіцієнтом фільтрації :

.

Відношення постійної складової на виході фільтра до постійної складової на його вході називається коефіцієнтом передачі постійної складової :

.

Контрольні запитання

1. Типи домішків. Як впливає тип домішку на тип провідності відповідної області напівпровідника?

2. Поняття генерації та рекомбінації.

3. Дати визначення, що таке дрейфовий та дифузійний струми.

4. Дати визначення, що таке pn -перехід (з графічною ілюстрацією).

5. Поняття основний та неосновний носій заряду.

6. Дати визначення, що таке потенціальний бар'єр (з графічною ілюстрацією).

7. У якому випадку струми дифузії і дрейфу pn- переходу рівні, а в якому не рівні?

8. Як формується pn -перехід в напівпровідниковому кристалі?

9. Яка напруга на діоді називається прямою, а яка зворотною?

10. Охарактеризувати вольт-амперну характеристику напівпровідникового діода.

11. На якій ділянці воль-амперної характеристики діод здатен стабілізувати напругу?

12. Причина виникнення теплового пробою pn- переходу.

13. Яким чином має бути підключене зовнішнє джерело напруги, щоб діод перебував у відкритому стані? У закритому стані?

14. Дати визначення, що таке випрямляч.

15. На чому засноване випрямлення напруги в схемах випрямлячів?

16. Які схеми випрямлячів ви знаєте?

17. Чому знаходить обмежене застосування однофазна однопівперіодна схема випрямлення?

18. Які особливості роботи однофазної однопівперіодної схеми випрямлення?

19. В чому основні відмінності мостової схеми випрямляча та схеми з нульовим виводом?

20. Чому в мостовій схемі випрямлення і схемі з нульовим виводом практично рівні коефіцієнти пульсацій?

21. Намалювати графік навантажувальних характеристик мостової схеми випрямлення і схеми з нульовим виводом трансформатора. Пояснити їх відмінності.

22. На чому заснований принцип дії фільтрів на реактивних елементах?

23. Чому L -фільтр більш ефективний при великих струмах, а C -фільтр – при малих?

24. Як визначається коефіцієнт згладжування фільтру?

25. Умови вибору елементів фільтру залежно від типу фільтру.

26. Коефіцієнт фільтрації та коефіцієнт передачі згладжувального фільтру – як вони визначаються та що характеризують?