На головну

згладжують фільтри

  1.  захисні фільтри
  2.  КИХ-фільтри з лінійною ФЧХ
  3.  Устаткування і матеріали: компресійний прилад (одометр) КПР-1, прилад навантаження, набір гир, індикатори годинникового типу (мессури), ніж, паперові фільтри, моноліт грунту.
  4.  Світлофільтрів для ОБ'ЄКТИВІВ
  5.  Фільтри (Plug-ins) і спецефекти (Effects)
  6.  Фільтри в Photoshop

Випрямлена напруга має суттєві пульсації, тому широко використовують згладжують фільтри - пристрої, що зменшують ці пульсації. Найважливішим параметром, що згладжує фільтра є

коефіцієнт згладжування S. За визначенням

причому e1 і e2 визначають як коефіцієнти пульсацій на вході і виході фільтра відповідно.


Для ємнісного фільтра, у якого вхід і вихід фактично збігаються, під e1 розуміють коефіцієнт пульсацій до підключення фільтра, а під e2 - Коефіцієнт пульсацій після його підключення. Коефіцієнт згладжування показує, у скільки разів фільтр зменшує пульсації. На виході фільтра напруга виявляється добре згладженим, а коефіцієнт пульсацій може мати значення в діапазоні 0,001 .... 0,00003.

Найпростішим фільтром є ємнісний фільтр (С-фільтр). Розглянемо його роботу на прикладі однофазного однополупериодного випрямляча (рис. 2.78). Ємнісний фільтр підключають паралельно навантаженні (рис. 2.78, а).

На відрізку часу t1 ... t2 діод відкритий і конденсатор заряджається (рис. 2.78, б). На відрізку t2 ... t3 діод закритий, джерело вхідної напруги відключений від конденсатора і навантаження. Розряд конденсатора характеризується експо-нент з постійною часу t = RH С. Ток через діод протікає тільки частина напівперіоду (відрізок t1 ... t2). Чим коротше відрізок t1 ... t2, Тим більше амплітуда струму діода при заданому середньому струмі навантаження. Якщо ємність С дуже велика, то відрізок t1 ... t2 виявляється дуже малим, а амплітуда струму діода дуже великий, і діод може вийти з ладу. Такий фільтр широко використовується в малопотужних випрямлячах; в потужних випрямлячах він використовується рідко, так як режим роботи діода і відповідних електричних ланцюгів (наприклад, обмоток трансформатора) досить важкий.

Як фільтр можна використовувати і індуктивність. Легко довести, що індуктивний фільтр (L-фільтр) практично не дає позитивного ефекту в однофазному однополуперіодним випрямлячі. Розглянемо роботу індуктивного фільтра на прикладі однофазного мостового випрямляча. Індуктивний фільтр включають послідовно з навантаженням (рис. 2.79, а). часто використовують



котушку індуктивності (реактор) на магнітному осерді з зазором.

Припустимо, що постійна часу t, що визначається виразом  , Досить велика (як це

зазвичай буває на практиці). Тоді струм навантаження виявляється практично постійним (рис. 2.79, б). Такий фільтр широко використовується в випрямлячах, особливо потужних. Режим роботи діодів (і відповідних електричних ланцюгів) не є важким.


 На практиці використовують також наступні типи фільтрів (рис. 2.80); індуктивно-ємнісний або Г-подібний LС-фільтр (а), Г-подібний RС-фільтр (б), П-подібний LС-фільтр (в), П-подібний RС-фільтр (г).


Розглянемо типові зовнішні характеристики (рис. 2.81), які отримують, змінюючи опір навантаження, підключене до виходу фільтра. Нахил зовнішньої характеристики при тому чи іншому струмі Iср характеризують

вихідним опором Rвих, яке визначається виразом



Зазвичай Г- і П-подібні RC-фільтри застосовуються тільки в малопотужних схемах, так як вони споживають значну частку енергії. На практиці застосовують і інші, більш складні фільтри.

Розглянемо зовнішні характеристики випрямлячів з фільтрами. Зовнішня характеристику - це залежність середнього значення вихідної напруги (напруги на навантаженні) від середнього значення вихідного струму (струму навантаження). При збільшенні вихідного струму вихідна напруга зменшується через збільшення падіння напруги на обмотках трансформатора, діодах, що підводять проводах, елементах фільтра.


Чим менше величина Rвих, Тим менше вихідна напруга залежить від вихідного струму, що зазвичай і потрібно.

Як випливає з рис. 2.81, випрямляч з RС-фільтром характеризується підвищеним вихідним опором. Тут негативну роль відіграє резистор фільтра.


2.10.3. стабілізатори напруги

Найважливішими параметрами стабілізатора напруги є коефіцієнт стабілізації КСТ, Вихідний опір Rвих і коефіцієнт корисної дії hСТ

Коефіцієнт стабілізації визначають з виразу

де ивих, ивх - Постійні напруги відповідно на входу і виходу стабілізатора;

вх - Зміна напруги ивх;

вих - Зміна напруги ивих, відповідне

зміни напруги вх.

Таким чином, коефіцієнт стабілізації - це відношення відносної змін напруги на вході до відповідного відносного зміни напруги на виході стабілізатора. Чим більше коефіцієнт стабілізації, тим менше змінюється вихідна напруга при зміні вхідного. У простей-ших стабілізаторів величина Кст становить одиниці, а у більш складних - сотні і тисячі.

Вихідний опір стабілізатора визначається виразом


де вих - Зміна постійної напруги на виході стабілізатора;

Diвих - зміна постійного вихідного струму стабілізатора, яке викликало зміна вихідної напруги.

Вихідний опір стабілізатора є величиною, аналогічної вихідного опору випрямляча з фільтром. Чим менше вихідний опір, тим менше змінюється вихідна напруга при зміні струму навантаження. У найпростіших стабілізаторів величина Rвих складає одиниці Ом, а у більш досконалих - соті і тисячні частки Ома. Необхідно відзначити, що стабілізатор напруги зазвичай різко зменшує пульсації напруги.

Коефіцієнт корисної дії стабілізатора hCT - Це відношення потужності, що віддається в навантаження Рн, до потужності, споживаної від вхідного джерела напруги Pвих

Традиційно стабілізатори поділяють на параметричні та компенсаційні.

параметричні стабілізатори є простейшіміустройствамі, в яких малі зміни вихідної напруги досягаються за рахунок зміни електронних приладів з двома висновками, що характеризуються яскраво вираженою нелінійністю вольтамперної характеристики. Розглянемо схему параметричного стабілізатора на основі стабілітрона (рис. 2.82). Проаналізуємо дану схему (рис. 2.82, а), для чого спочатку її перетворимо, використовуючи теорему про еквівалентний генератор (рис. 2.82, б). Проаналізуємо графічно роботу схеми, побудувавши на вольтамперної характеристиці стабілітрона лінії навантаження для різних значень еквівалентність



ного напруги, що відповідають різним значенням вхідної напруги (рис. 2.82, в). З графічних побудов очевидно, що при значній зміні еквівалентного напруги иэ (На Dиэ), А значить, і вхідної напруги ивх, Вихідна напруга змінюється на незначну величину Dивих. Причому, чим менше диференціальний опір стабілітрона (т. Е. Чим більше горизонтально йде характеристика стабілітрона), тим менше вих Визначимо основні параметри такого стабілізатора, для чого в вихідної схемою стабілітрон замінимо його еквівалентною схемою і введемо у вхідні ланцюг (рис. 2.82, г) джерело напруги, відповідний зміни вхідного напруги вх (На схемі пунктиром):

Зазвичай параметричні стабілізатори використовують для навантажень від декількох одиниць до десятків міліампер. Найбільш часто вони використовуються як джерела опорного напруги в компенсаційних стабілізаторах напруги.

компенсаційні стабілізаториявляють собою замкнуті системи автоматичного регулювання. Характерними елементами компенсаційного стабілізатора є джерело опорного (еталонного) напруги (ДОН), що порівнює і підсилює елемент (Суе) і регулюючий елемент (РЕ).


 Напруга на виході стабілізатора або деяка
 частина цієї напруги постійно порівнюється з еталон-
 вим напругою. Залежно від їх співвідношення
 порівнює і підсилює елементом вирабативает-
 ся керуючий сигнал для регулюючого елемента
 змінює його режим роботи таким чином, щоб
 напруга на виході стабілізатора залишалося практи
 но постійним.

Як ІОН зазвичай використовують ту чи іншу електро-
 тронну ланцюг на основі стабілітрона, як Суе
часто використовують операційний підсилювач, а в якості
 РЕ - біполярний або польовий транзистор. Найчастіше
 регулюючий елемент включають послідовно з на
 грузкой. В цьому випадку стабілізатор називають послідовність
 тельним (рис. 2.83, а). Іноді регулюючий елемент
 включають паралельно навантаженні, і тоді стабілізатор на-
 викликають паралельним (рис. 2,83, б, тут Суе і ІОН з
 метою спрощення не показані). У паралельному стабілі-
 заторі використовується баластні опір Rб, вклю-
 чаемое послідовно з навантаженням.


Залежно від режиму роботи регулюючого елемента стабілізатори поділяють на безперервні і імпульсні (ключові, релейні). У безперервних стабілізаторах регулюючий елемент (транзистор) працює в активному режимі, а в імпульсних - в імпульсному.

Розглянемо типову принципову схему безперервного стабілізатора (рис. 2.84, а). Ця схема відповідає наведеній вище структурній схемі послідовного стабілізатора. Для того, щоб виконати найбільш просто аналіз цієї схеми на основі тих допу-


 щений, які були розглянуті при вивченні опера ційного підсилювача, зобразимо цю схему по-іншому. При цьому ланцюзі харчування операційного підсилювача для спрощення малюнка зображувати не будемо. Зі схеми (рис. 2.84, б) очевидно, що на елементах R2, R3, DA і VT побудований не-інвертується підсилювач на основі ОУ з вихідним каскадом у вигляді емітерного повторювача на транзисторі VT, а вхідною напругою для нього є вихідна напруга параметричного стабілізатора напруги на елементах R1 і VD. Відповідно до зазначених вище припущеннями отримуємо:

Підставляючи вираз для iR2 в попереднє рівняння, отримаємо

отже,

Останній вираз в точності повторює відповідні вирази для неінвертуючий підсилювача (вхідною напругою є напруга иCT).

Корисно відзначити, що ООС охоплює два каскаду - на операційному підсилювачі і на транзисторі. Вже згадана схема є переконливим прикладом, що демонструє перевага загальної негативного зворотного зв'язку в порівнянні з місцевою.

Основним недоліком стабілізаторів з безперервним регулюванням є невисокий ККД, оскільки зна-


ве витрата потужності має місце в регулюючому елементі, так як через нього проходить весь струм навантаження, а падіння напруги на ньому дорівнює різниці між вхідним і вихідним напругами стабілізатора.

В кінці 60-х років стали випускати інтегральні мікросхеми компенсаційних стабілізаторів напруги з безперервним регулюванням (серія К142ЕН). У цю серію входять стабілізатори з фіксованою вихідною напругою, з регульованим вихідним напругою і двохполярним і вхідним і вихідним напругами. У тих випадках, коли через навантаження необхідно пропускати струм, що перевищує гранично допустимі значення інтегральних стабілізаторів, мікросхему доповнюють зовнішніми регулюючими транзисторами.

Деякі параметри інтегральних стабілізаторів наведені в табл. 2.1, а варіант підключення до стабілі-

Таблиця 2.1

 Тип Uвх, В Uвих, В IН, A Рмакс, Вт
 К142ЕН1Б  3 + 12  0,15  0,8
 К142ЕН2Б  12 + 30  0,15  0,8
 К142УНЗ; 4  15 + 30
 К142ЕН5А
 К142ЕН6  ± 30  ± 15  0,2
         

затору К142ЕН1 зовнішніх елементів - на рис. 2.85. резистор R призначений для спрацьовування захисту по струму,


a R1 - Для регулювання вихідної напруги. Мікросхеми К142УН5, ЕН6, ЕН8 є функціонально закінченими стабілізаторами з фіксованою вихідною напругою, але не вимагають підключення зовнішніх елементів.

Імпульсні стабілізатори напругив даний час набули поширення одна з, ніж безперервні стабілізатори. Завдяки застосуванню ключового режиму роботи Шилова елементів таких стабілізаторів, навіть при значній різниці в рівнях вхідних і вихідних напруг можна отримати ККД, рівний 70 - 80%, в той час як у безперервних стабілізаторів він становить 30 - 50%. У силовому елементі, що працює в ключовому режимі, середня за період комутації потужність, що розсіюється в ньому, значно менше, ніж в безперервному стабілізаторі, так як хоча в замкнутому стані струм, що протікає через силовий елемент, максимальний, однак падання напруги на ньому близько до нуля , а в розімкнутому стані струм, що протікає через нього, дорівнює нулю, хоча напруга максимально. Таким чином, в обох випадках розсіює потужність незначна і близька до нуля.

Малі втрати в силових елементах призводять до зменшення або навіть виключення охолоджуючих радіаторів, що значно зменшує масогабаритні показники. Крім того, використання імпульсного стабілізатора дозволяє в ряді випадків виключити зі схеми силовий трансформатор, що працює на частоті 50 Гц, що також покращує показники стабілізаторів.

До недоліків імпульсних джерел живлення відносять наявність пульсацій вихідної напруги.

Розглянемо імпульсний послідовний стабілізатор напруги (рис. 2.86). Ключ апериодическими вмикається і вимикається схемою управління (СУ) в залежності від значення напруги на навантаженні. Напруга на виході регулюють, змінюючи відношення tвкл / tвикл , де tвкл ,


tвикл - Тривалості відрізків часу, на яких ключ знаходиться відповідно у включеному і вимкненому станах. Чим більше це відношення, тим більша напруга на виході. Як ключ S часто використовують біполярний або польовий транзистор. Діод забезпечує протікання струму котушки індуктивності тоді, коли ключ вимкнений і, отже, виключає появу небезпечних викидів напруги на ключі в момент комутації. JLC-фільтр знижує пульсації напруги на виході.



© um.co.ua - учбові матеріали та реферати