Для сглаживания пульсаций напряжений и токов применяют электрические фильтры. Структура фильтра будет зависеть от качества напряжений и токов, которые должны быть получены на выходе.
Структурная схема сглаживающего фильтра приведена ниже:
На выходе выпрямителя мы имеем выпрямленное напряжение со средним значением Ud и амплитудой первой гармоники U(1) .
Коэффициент пульсаций при этом q= U(1)/Ud. В тех случаях, когда на нагрузке пульсации qн = U(1)н/Udн должны быть меньшими, используют фильтр, на выходе которого мы должны получить такие значения Ud и U(1)н, которые бы обеспечили необходимые значения qн. При этом очень желательно, чтобы среднее значение выпрямленного напряжения Udн сохранялось если не равным Ud, то хотя бы не намного меньшим. Таким образом требования к фильтру будут такими:
- уменьшить U(1) до заданного уровня U(1)н;
- сохранить значения Ud, то есть обеспечить Udн≈ Ud.
Фильтр характеризуется коэффициентом сглаживания S= q/qн.
После замещения значений коэффициентов пульсаций имеем:
Где
В фильтре целесообразно использовать такие элементы, которые по возможности не мешали бы прохождению постоянной составляющей выпрямленного напряжения Ud и оказывали как можно большее сопротивление прохождению переменной составляющей U(1). Ими могут быть реактивные элементы-дроссели L и конденсаторы C. Их сопротивление или проводимость зависит от частоты приложенного напряжения. Как уже отмечалось частота пульсаций на выходе выпрямителя превосходит частоту питающей сети fм в m раз , таким образом ω=2πfмm.
Исходя из требований к фильтру, можно условно представить схему его строения двумя последовательными звеньями Z1 и Z2, как это показано ниже:
Параметры этих звеньев должны обеспечивать такие требования:
Поскольку резистор Rф в схеме фактически отсутствует, так как под ним подразумевается внутреннее сопротивление выпрямителя, этот фильтр изображают в виде, как на рисунке б и называют его «П-подобным».
Там, где необходимо иметь очень хорошее сглаживание, используют двухзвеньевой LC фильтр (рис. в), у которого S=ω4С1С2L1L2 .Фильтр RC (рис. г) обычно встречается в микросхемах, малые габариты которых не позволяют использовать относительно габаритные и тяжелые дросселя. В этом фильтре S= ω2С1С2R1R2.
