Применяют в основном два типа фильтра - емкостный и индуктивно-емкостпый.

Емкостный фильтр состоит из конденсатора, включенного параллельно сопротивлению нагрузки (рис. 6.20). Емкостные сглаживающие фильтры применяются в схемах нерегулируемых преобразователей и в схемах с регулированием по амплитуде. В идеальном преобразователе на выходе выпрямителя пульсация равна нулю, так как длительности переднего и заднего фронтов импульсов равны нулю (/q ,i = = гф2 = 0). В реальном г, преобразователе из-за конечной длительности фронтов напряжение на выходе имеет форму трапецеидальных импульсов и пульсация на выходе выпрямителя не равна нулю. Кривые выпрямленного напряжения для случаев ltфl = tф2ф0) приведены на рис. 6.20,6.

В интервале m/i-согг напряжение на выходе преобразователя превы-

вышает напряжение на конденсаторе и конденсатор заряжается током (о. В интервале 2-юз ток выпрмите-ля го равен нулю н конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки.

Для интервала, в течение которого происходит разряд конденсатора, действительно следующее уравнение:

Рис. 6.20. Емкостный фильтр выпрямителя.

й - схема; б, в - зависимости вых = ио(шО. >о(шО - соответственно.

(6.15)

Из (6.15) найдем выра;кение для напряжения щ

Uo = Uc;naxe~-. (6.16)

Считая, приближенно, что интервал разряда конденсатора равен 2/ф, из (6.16) находим минимальное значение напряжения на конденсаторе

иOnin

Удвоенная амплитуда пульсации на нагрузке

2U = Ucmax - Vomn - Vcmax (l -e-HAf]. (6.17)

Разложив e~VHB ряд и взяв первые два члена ряда, выражение- (6.17) можно приближенно нредставить в следующем виде;

1- 1

Если приближенно принять, что Uo близко по своему значению к Ucmax, то коэффициент пульсации на нагрузке равен:

-ikm.... з= 1ф .. (6.18)

и о Стах Ли С

Из выражения (6.18), задавшись коэффициентом пульсации на нагрузке, можно определить необходимую величину емкости конденсатора

С = =-iiii-. (6.19)

Как видно из (6.19), емкостный фильтр целесообразно применять при малых токах нагрузки и повышенном выпрямленном напряжении.

В преобразователях с регулированием напряжения за счет изменения длительности импульсов применение емкостных фильтров нецелесообразно. Это объясняется тем, что при достаточно большой емкости конденсатора напряжение на нагрузке близко к амплитудному значени выпря.мленного напряжения и при изменении длительности импульса почти не изменяется, т. е. регулировка выпрямленного напряжения практически невозможна. Поэтому в преобразователях с регулированием выходного напряжения за счет изменения длительности импульсов применяются LC-фильтры (рис. 6.21,а).

Прн работе выпрямителя на фильтр, начинающийся с индуктивности, возможно два режима работы: а) режим, когда ток в дросселе имеет непрерывный характер; б) ток в дросселе в некотором интервале равен нулю, т. е. имеет прерывистый характер.

На рис. 6.21,6-г приведены кривые напряжений и токов для случая, когда ток в дросселе непрерывен. Для интервала coi-со/г, когда напряжение на выходе выпря-

ыителя равно Uimax, можно записать следующее уравнение:

к = I train + --f Ti, (6.20)

где Ti - время, отсчитываемое от начала импульса. При записи выражения (6.20) приняты следующие допущения: 1) индуктивность обмотки дросселя не зависит от тока, т.е. Z. = const; 2) пульсация напряжения на выходе фильтра мала по сравнению со средним значением выпрямленного напряжения бо.

В начале этого интервала, когда ток дросселя it, меньше постоянной составляющей тока нагрузки /о,

?апряженис на выходе филь-ра гвых уменьшается.При равенстве токов iL=h выходное напряжение достигает минимума, а при iL>lo выходное напряжение начинает увеличиваться до значения, равного Uq. в интервале паузы (02-о)/,з при напряжении на выходе выпрямителя, равном нулю, ток в дросселе

Piic. 6.21. фильтр.

a - схема; ветственно.

Г-образный LC-

б-г - зависимости

I Lmax

(6.21)

где Т2 - время, отсчитываемое от начала паузы.

В этом интервале дроссель разряжается через диоды выпрямителя и напряжение на выходе фильтра Мвых продолжает увеличиваться до тех пор, пока ток в дросселе II не уменьшится до значения /о. С этого момента времени Ывых уменьшается и в конце паузы станет разным Со. В интервале паузы выходное напряжение достигает своего максимального значения.

Время импульса Та на выходе выпрямителя зависит от угла регулирования преобразователя ф:

Т = , (6.22)