1 / 39

СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

Сглаживающие фильтры LC и RC . Слайд 1. Всего 38. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ. Часть 1. Автор Останин Б.П. Конец слайда. Сглаживающие фильтры LC и RC . Слайд 2. Всего 38. Место сглаживающих фильтров.

mirielle-perrin
Download Presentation

СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 1. Всего 38. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ Часть 1 Автор Останин Б.П. Конец слайда

  2. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 2. Всего 38. Место сглаживающих фильтров Сглаживающие фильтры включаются между диодной группой и нагрузкой для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения. Тип сглаживающего фильтра определяет режим работы выпрямителя. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  3. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 3. Всего 38. Отфильтровывание переменной составляющей (гармоник) основано на том, что последовательно с сопротивлением нагрузки включаются устройства (элементы), имеющие большое сопротивление для переменной составляющей пульсирующего тока, полученного после диодной группы, и малое для постоянной составляющей. Параллельно нагрузке включаются устройства (элементы), имеющие малое сопротивление для переменной составляющей и большое для постоянной составляющей. Последовательными устройствами могут быть катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником, параллельный контур, настроенный на резонанс с частотой пульсации и др. Параллельно нагрузке может быть включён конденсатор большой ёмкости, последовательный контур, настроенный на резонанс с частотой пульсации и др. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  4. или так Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 4. Всего 38. Коэффициент сглаживания Коэффициент пульсации на нагрузке задаётся при проектировании фильтра. Коэффициент пульсации на входе фильтра определяется схемой выпрямителя. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  5. - коэффициент фильтрации - коэффициент передачи постоянной составляющей Если нет потерь постоянной составляющей напряжения, то U0 ВЫХ =U0 ВХ,  = 1, q= kФ. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 5. Всего 38. Коэффициент сглаживания Расчёт фильтра сводится к выбору таких значений элементов фильтра, при которых коэффициент сглаживания был бы больше требуемого. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  6. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 6. Всего 38. Требования к фильтрам 1. Падение постоянной составляющей выпрямленного напряжения на фильтре должно быть мало. 2. Фильтр не должен создавать недопустимых перенапряжений при включении и выключении питающей цепи. 3. Фильтр не должен создавать недопустимых перенапряжений при включении и выключении нагрузки. 4. Фильтр не должен создавать недопустимых перенапряжений при изменении тока нагрузки. 5. Фильтр должен быть надёжен. 6. Габариты фильтра, его масса и стоимость должны быть минимальны. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  7. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 7. Всего 38. Две группы сглаживающих фильтров 1. Фильтры на реактивных элементах 2. Электронные Автор Останин Б.П. Конец слайда

  8. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 8. Всего 38. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ НА РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ Автор Останин Б.П. Конец слайда

  9. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 9. Всего 38. Типы фильтров на реактивных элементах 1. Индуктивный фильтр 2. Ёмкостный фильтр 3. Г – образный фильтр 3. П – образный фильтр 4. Многозвенные фильтры. 5. Резонансные фильтры. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  10. LФ RН KП1 ВЫХ KП1 ВХ Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 10. Всего 38. Индуктивный фильтр Любое изменение тока в цепи с индуктивностью вызывает появление ЭДС самоиндукции, препятствующее этому изменению, поэтому переменная составляющая будет уменьшаться (сглаживается). На выходе источника питания для радиоаппаратуры всегда должен стоять конденсатор с ёмкостью, обеспечивающей малое сопротивление переменным составляющим тока нагрузки, поэтому простой индуктивный фильтр в таких источниках не применяют. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  11. СФ RН KП1 ВЫХ KП1 ВХ Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 11. Всего 38. Ёмкостный фильтр Коэффициент сглаживания емкостного фильтра определяется как отношение коэффициента пульсации при отключённом конденсаторе С к коэффициенту пульсации с подключённым к выпрямителю конденсатором. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  12. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 11а. Всего 38. Заряд конденсатора осуществляется через сопротивление фазы питающего трансформатора rФ. Разряд конденсатора осуществляется через сопротивление фазы нагрузки RН. Если постоянная времени разряда РАЗР = СRН больше продолжительности периода Т хотя бы в 10 раз, то коэффициент пульсаций можно считать по формуле При этом коэффициент пульсации основной гармоники КП ВЫХ не превышает 10-2. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  13. - коэффициент пульсаций выпрямителя без конденсатора - коэффициент пульсаций выпрямителя с конденсатором Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 12. Всего 38. rФ - сопротивление фазы выпрямителя. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  14. LФ СФ RН KП1 ВХ KП1 ВЫХ Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 13. Всего 38. Г – образные фильтры LC - фильтры Можно сопротивлением RДР пренебречь и рассматривать Г – образный фильтр для напряжения основной гармоники как делитель напряжения, состоящий из индуктивности LДР и ёмкости С. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  15. Тогда напряжение первой гармоники на выходе фильтра коэффициент сглаживания фильтра С учётом, что тогда Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 14. Всего 38. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  16. Для получения заданного коэффициента сглаживания необходимо, чтобы Дроссель и конденсатор составляют колебательный контур с собственной частотой Тогда Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 15. Всего 38. При расчёте фильтра необходимо обеспечить соотношение реактивных сопротивлений дросселя и конденсатора, при которых не могли бы возникнуть резонансные явления на частоте пульсации выпрямленного напряжения. Для этого необходимо, чтобы собственная частота фильтра была хотя бы в два раза меньше частоты пульсации (Ф 0,5mС). Это условие всегда выполняется при q > 3. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  17. Для того чтобы ток в дросселе был непрерывным, необходимо, чтобы амплитудное значение первой гармоники тока пульсации Im1 было меньше постоянной составляющей выпрямленного тока I0 (Im1 < I0). Пренебрегая сопротивлением конденсатора, можно записать mCLДР - индуктивное сопротивление дросселя на частоте пульсации. Постоянная составляющая тока Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 16. Всего 38. Приравнивая Im1 = I0, получим минимальное значение индуктивности, при которой ток дросселя имеет непрерывный характер Автор Останин Б.П. Конец слайда

  18. или - коэффициент пульсаций выпрямителя без фильтра. Тогда минимальное значение LДР minдля обеспечения непрерывного тока в нагрузке или Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 17. Всего 38. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  19. Зная LДР min, и используя ранее полученную формулу Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 18. Всего 38. Из полученного выражения видно, что минимальная индуктивность тем меньше, чем меньше сопротивление нагрузки выпрямителя RH. При значительных сопротивлениях нагрузки индуктивность дросселя получается настолько большой, что от такого фильтра приходится отказываться. Поэтому фильтры LС применяются при больших токах нагрузки (смотри формулу). найдём ёмкость конденсатора Автор Останин Б.П. Конец слайда

  20. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 19. Всего 38. Постоянный ток, протекая по обмотке дросселя, подмагничивает его сердечник, что смещает рабочую точку на кривой намагничивания в область насыщения. Это приводит к уменьшению магнитной проницаемости и, следовательно, индуктивности дросселя. Для снижения влияния подмагничивания на индуктивность дросселя сердечник дросселя делают с немагнитным зазором. При этом следует иметь в виду, что у дросселя с немагнитным зазором в сердечнике велико поле рассеяния, которое может явиться причиной наводок на элементы радиоустройства. Ещё одна особенность фильтров LC – при отключении нагрузки или при изменении её сопротивления на обмотке дросселя возникают большие перенапряжения, так как ЭДС самоиндукции дросселя велика. Аномально большие токи в дросселе и повышенные напряжения на конденсаторе могут возникать при включении и выключении выпрямителя. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  21. RФ СФ RН KП1 ВХ KП1 ВЫХ Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 20. Всего 38. Фильтры RC При малых токах нагрузки (несколько миллиампер), что бывает при работе выпрямителя на большое сопротивление нагрузки, можно вместо дросселя использовать резистор. Г – образный RCфильтр имеет малые массу, габариты, стоимость. Коэффициент сглаживания одного звена RCфильтра получится большим, если ёмкостное сопротивление будет значительно меньше сопротивления фильтра и сопротивления нагрузки. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  22. RФ СФ KП1 ВЫХ KП1 ВХ Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 21. Всего 38. Пренебрегая сопротивлением нагрузки, по сравнению с сопротивлением фильтра имеем Коэффициент передачи постоянной составляющей Тогда коэффициент сглаживания Автор Останин Б.П. Конец слайда

  23. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 22. Всего 38. Поскольку на сопротивлении фильтра RФ теряется часть выпрямленного напряжения то это сопротивление надо выбирать из условия малости потерь на нём: Если пренебречь сопротивлением фильтра RФ, то тогда ёмкость конденсатора Фильтр RC следует применять там, где выполняется условие Автор Останин Б.П. Конец слайда

  24. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 23. Всего 38. П – образные фильтры Автор Останин Б.П. Конец слайда

  25. LДР С1 С2 Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 24. Всего 38. CLC фильтр kП1 ВЫХ - коэф. пульс после С1 rФ - сопротивление фазы выпрямителя. Коэффициент сглаживания такого фильтра достигает наибольшего значения при С1 = С2, тогда Автор Останин Б.П. Конец слайда

  26. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 25. Всего 38. CRC - фильтры П – образные CRC – фильтры используются при малых токах нагрузки. kП1 ВЫХ - коэф. пульс после С1 rФ - сопротивление фазы выпрямителя. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  27. LДР 1 LДР 2 С1 С2 С2 Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 26. Всего 38. Многозвенные фильтры Для увеличения коэффициента сглаживания применяют фильтры с несколькими звеньями. Для потребителей малой мощности используются фильтры, у которых первое звено конденсатор, а последующие Г – образные LCзвенья. Коэффициент сглаживания такого фильтра равен произведению сглаживания отдельных звеньев. Например, для трёхзвенного фильтра Обычно коэффициенты сглаживания Г – образных звеньев одинаковы. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  28. LДР 1 LДР 2 С2 С2 Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 27. Всего 38. В мощных выпрямителях иногда применяются фильтры из нескольких Г – образных звеньев Элементы звеньев мощных фильтров обычно выбирают одинаковыми. Тогда Для приведённой выше двухзвенной схемы Автор Останин Б.П. Конец слайда

  29. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 28. Всего 38. Индуктивность должна обеспечивать непрерывность тока. Она определяется из ранее полученного выражения Автор Останин Б.П. Конец слайда

  30. U01, I01, kП1 U02, I02, kП2 LДР R1 R2 С2 С2 С2 U03, I03, kП3 Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 29. Всего 38. Питание каскадов (пример) Маломощные (входные) U0 = 1,2…12 В, kП = 0,05…0,1 % Мощные выходные U0 = 12…60 В, kП до 0,5 % Для питания устройств, имеющих маломощные и мощные каскады, можно использовать многозвенный фильтр Автор Останин Б.П. Конец слайда

  31. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 30. Всего 38. В радиоэлектронных устройствах с питанием от одного источника между каскадами может возникнуть нежелательная ОС через внутреннее сопротивление источника, которая может привести даже к самовозбуждению источника. Для ликвидации самовозбуждения (паразитной релаксации) в цепь питания ставится одно звено Г – образного RCфильтра. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  32. ЕП RФ CФ RК VT Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 31. Всего 38. Развязывающий фильтр Обычно выбирают RФ 0,1 RК. Для хорошей фильтрации сопротивление RФ должно быть хотя бы раз в десять больше реактивного сопротивления конденсатора на самой низкой частоте сигнала. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  33. LФ RБ RН Е Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 32. Всего 38. Для питания устройств, которые должны работать даже в случае отключения питающей сети, применяются резервные аккумуляторы, включённые параллельно нагрузке. Помимо своего основного назначения – резерва, эта батарея является также элементом сглаживающего фильтра. Такой фильтр состоит из дросселя и внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи RБ, включённого параллельно нагрузке. Так как RБ << RH, то переменная составляющая замкнётся через дроссель и батарею. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  34. Отсюда Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 33. Всего 38. Пренебрегая активным сопротивлением дросселя, и учтя, что для переменной составляющей сопротивление батареи много меньше сопротивления дросселя, можно записать Автор Останин Б.П. Конец слайда

  35. L С С0 RН Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 34. Всего 38. Резонансные фильтры Схема с фильтром- пробкой Автор Останин Б.П. Конец слайда

  36. Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 35. Всего 38. Ток с частотой пульсации замыкается через конденсатор С0, поэтому коэффициент сглаживания фильтра определится как отношение резонансного сопротивления контура ZР к ёмкостному сопротивлению конденсатора фильтра ХС: Для токов с частотой пульсации больше резонансной контур будет иметь сопротивление ёмкостного характера, и фильтр превратится в ёмкостный делитель напряжения. Коэффициент сглаживания для высших гармоник с учётом того, что почти весь ток высших гармоник пройдёт через конденсатор контура Для токов с частотой ниже, чем резонансная частота, сопротивление контура будет иметь индуктивный характер, и резонансный фильтр превратится в обычный Г – образный LCфильтр. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  37. L L1 С0 RН С1 Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 36. Всего 38. Схема с режекторным фильтром При резонансе сопротивление режекторного фильтра равно резистивному сопротивлению катушки RL1. Тогда коэффициент сглаживания Автор Останин Б.П. Конец слайда

  38. L1 С1 L2 С0 RН С2 Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 37. Всего 38. Схема с фильтром пробкой и режекторным фильтром Резонансные фильтры эффективны для сглаживания токов только одной частоты. При необходимости ослабления нескольких частот параллельно нагрузке подключают режекторные фильтры, настроенные на эти частоты. Автор Останин Б.П. Конец слайда

  39. L1 L2 С RН Сглаживающие фильтры LC и RC. Слайд 38. Всего 38. Для сглаживания пульсации при больших токах можно использовать дроссель с дополнительной (компенсационной) обмоткой. Обмотка L1 трансформирует переменную составляющую в обмотку L2. Обмотка L2 включена встречно, ослабляя пульсации. Для лучшей компенсации переменной составляющей компенсационная обмотка имеет несколько отводов для подбора необходимой компенсации. Дроссели с компенсационной обмоткой унифицированы и выпускаются промышленностью. Автор Останин Б.П. Конец слайда

More Related