Сглаживающие фильтры

Для большинства устройств пульсация питающего напряжения нежелательна, и для уменьшения ее применяют различные сглаживающие фильтры. Простейший фильтр – это конденсатор достаточно большой емкости, подключенный параллельно сопротивлению нагрузки:

Рис. 2.

 

Быстрота зарядки и разрядки конденсатора определяется произведением его емкости на сопротивление цепи зарядки или разрядки (работа № 8). За время воздействия положительной полуволны (от 0 до t₁) конденсатор достаточно быстро заряжается через малое прямое сопротивление диода и внутреннее сопротивление источника напряжения (у идеального источника напряжения внутреннее сопротивление равно нулю) почти до амплитудного значения переменного напряжения Е. В момент t₁ диод оказывается включенным в обратном направлении, и конденсатор достаточно медленно разряжается через сравнительно большое сопротивление нагрузки (до момента t₂), далее диод открывается и конденсатор подзаряжается и т.д. Очевидно, что чем больше емкость конденсатора и сопротивление нагрузки, тем больше постоянная составляющая U_СРЕД и меньше амплитуда напряжения пульсаций U_П.

Улучшить работу фильтра в случае чисто активной нагрузки можно путем включения последовательно с нагрузкой катушки с большой индуктивностью (дросселя). Дроссель с нагрузкой образуют частотно-зависимый делитель напряжения. Для постоянной составляющей сопротивление дросселя равно довольно малому активному сопротивлению провода обмотки R_ОБМ, а для переменного напряжения пульсаций сопротивление дросселя R_L = wL, где w –циклическая частота пульсаций, L –индуктивность дросселя. Если выполняется соотношение R_ОБМ << R_Н << R_L, то почти все напряжение постоянной составляющей приходится на нагрузку, а почти все напряжение пульсаций падает на дросселе.