Ёмкостные фильтры. 
Основы электротехники, микроэлектроники и управления в 2 т. Том 2

Схема ёмкостного фильтра показана на рис. 7.18, а. Постоянная составляющая тока 1_ср не проходит через конденсатор фильтра С, а замыкается только через цепь нагрузки.

R*.

Коэффициент пульсации в однополупериодной схеме с ёмкостным фильтром:

Рис. 7.18. Однополупериодная схема с ёмкостным фильтром (а) и временные диаграммы напряжений и токов (б).

откуда ёмкость

Чем больше ёмкость С (Xc"R_M), тем лучше сглаживается ток. Не допуская большой погрешности, можно считать, что через R_H проходит только постоянная составляющая тока 1_ср, а переменная составляющая тока проходит целиком через конденсатор С.

До сих пор мы считали, что параметры фильтра не влияют на выпрямленное напряжение U_cp. На самом деле это не так. Заряженный конденсатор С образует по отношению к диоду, питаемому через трансформатор, источник встречной ЭДС Uc=U_cp, поэтому ток через диод VD будет проходить только при условии IU2>U_C.

На рис. 7.18, 6 представлены временные диаграммы токов и напряжений для ёмкостного фильтра.

На участках 1−2, 3−4 напряжение на ёмкости меньше, чем напряжение сети, в этот момент через диод проходит ток и заряжает ёмкость. На участках 2−3, 4−5 напряжение на ёмкости больше, чем напряжение сети, ёмкость разряжается через нагрузку R_H (приложение П2):

где t=CR_k — постоянная времени.

Чем больше ёмкость С, тем больше т и ёмкость медленнее будет разряжаться, т. е. лучше сглаживаться ток.

Схема и временные диаграммы двухполупериодного мостового выпрямителя с ёмкостным фильтром приведены на рис. 7.19. Ёмкость конденсатора Сф выбирают такой величины, чтобы сопротивление конденсатора х_с для основной гармоники выпрямленного напряжения (частота /_ог)Ъьпо много меньше R_H, т. е.

При таком выборе величины ёмкости конденсатора постоянная времени разряда т значительно больше периода изменения выпрямленного напряжения:

и конденсатор Сф разряжается сравнительно медленно, т. е. напряжение на нём уменьшается незначительно. Это приво;

Рис. 7.19. Схема емкостного фильтра с мостовым двухполупериодным выпрямителем (а) и временные диаграммы напряжений и токов (б) дит к увеличению среднего значения напряжения на сопротивлении нагрузки и_нхр по сравнению с её величиной в отсутствии фильтра и к уменьшению переменной составляющей, т. е. к снижению коэффициента пульсации К".

Скачки тока i_a в связи с зарядом ёмкости могут привести к выходу диода из строя. Это особенно опасно для полупроводниковых диодов, так как их сопротивления при прямом включении имеют небольшую величину. Для ограничения величины тока через диод последовательно с ним следует включать добавочный резистор.

Применение ёмкостного фильтра более эффективно при высокоомном нагрузочном сопротивлении, так как выпрямленное напряжение и коэффициент сглаживания имеют большие величины, чем при низкоомном нагрузочном сопротивлении.