Фильтры с пассивными элементами

Роль простейших сглаживающих фильтров могут играть индуктивные катушки, включенные последо­вательно с нагрузкой, и конденсаторы, включенные параллельно нагрузке.

При использовании индуктивных катушек высокий коэффициент сглаживания может быть достигнут при условии, что индуктивное сопротивление цепи значи­тельно превышает ее активное сопротивление:

X_L = w L» R _н, (9.1)

где w – частота основной гармоники выпрямленного напряжения.

В этом случае основное падение напряжения пере­менных составляющих происходит не на сопротивле­нии нагрузки, а на индуктивности фильтра. Так как активное сопротивление индуктивности фильтра (дрос­селя) обычно невелико, напряжения постоянной состав­ляющей выпрямленного тока на входе фильтра и на нагрузке практически равны.

Индуктивный фильтр имеет простую схему и обеспе­чивает малые потери мощности и малое изменение выход­ного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Однако при быстром уменьшении тока нагрузки на зажи­мах дросселя возникают кратковременные броски напряжения, которые могут достигать существенного значения.

Поскольку индуктивные фильтры обеспечивают луч­шее сглаживание пульсации при малых сопротивле­ниях нагрузки, их применяют главным образом в мощ­ных выпрямителях.

При включении конденсатора параллельно нагрузке для лучшего сглаживания пульсаций емкостное сопро­тивление должно быть значительно меньше активного сопротивления:

X _с = 1/(w С) «R _н.

В этом случае конденсатор заряжается через диод выпрямителя до амплитудного значения напряжения на входе фильтра в те моменты времени, когда напряже­ние на входе фильтра превышает напряжение на кон­денсаторе.

В остальное время конденсатор разряжается на наг­рузку. Значение емкости выбирают таким образом, чтобы за период колебаний напряжения на входе фильтра напряжение на конден­саторе существенно не изменилось.