И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах

Применяют также многозвенные фильтры (см. рис. 6.10), состоящие из нескольких LC- и П-образных звеньев. При малых токах нагрузки, когда протекающий через сопротивление фильтра ток нагрузки вызывает уменьшение постоянного напряжения на нагрузке и, кроме того, создает потери мощности в резисторе, вместо дросселей используют резисторы.

В фильтрах выпрямителей, предназначенных для питания маломощных (до нескольких сотен ватт) транзисторных или ламповых схем и работающих от напряжения сети 220 В, обычно используют емкости от десятков до нескольких сотен микрофарад и более (электролитические конденсаторы), а также индуктивности от единиц до нескольких десятков генри. Сопротивление нагрузки чаще всего составляет от 100 до нескольких тысяч ом. При выборе элементов фильтров обычно пользуются формулами, определяющими зависимость коэффициента пульсаций от номиналов элементов. Например, для однополупериодного выпрямителя с фильтром типа LC (см. рис. 6.9) t= 1,19· L· C, причем Lвыражается в генри, а Св микрофарадах.

Это фильтр, в котором активный элемент играет существенную роль в процессе подавления переменной составляющей, например путем увеличения фильтрующей емкости. Для этой цели можно использовать как лампы, так и транзисторы. Достоинством фильтра с активными элементами является прежде всего уменьшение габаритных размеров питающих устройств. Широкое применение нашли активные фильтры с транзисторами, в особенности в случаях относительно большого отбора мощности от схемы выпрямителя.

Схема простого активного фильтра с транзистором показана на рис. 6.11. Транзистор работает в схеме эмиттерного повторителя. Сопротивление нагрузки включено в цепь эмиттера. Подавление пульсаций осуществляется делителем, образованным большим сопротивлением коллектор — эмиттер (для переменной составляющей) и небольшим входным сопротивлением емкостного характера. Благодаря этому конденсатор С, включенный в цепь базы транзистора, преобразуется в цепь эмиттера емкостью, примерно в К 1эраз большей. Коэффициент К 1эдля обсуждаемой схемы и типового транзистора составляет обычно 100. При использовании конденсатора Сс емкостью 100 мкФ достигается фильтрующее действие, соответствующее конденсатору с емкостью 10 000 мкФ.

Рис. 6.11 Простая схема активного транзисторного фильтра

Это график, представляющий зависимость падения постоянного напряжения на сопротивлении нагрузки от тока нагрузки. Значение постоянного напряжения на нагрузке всегда уменьшается при росте тока нагрузки. Это следует из того, что отбираемый от выпрямителя ток протекает как через нагрузку, так и через выпрямительный элемент, всегда обладающий некоторым сопротивлением.

Падение напряжения на этом сопротивлении вычитается из напряжения, существующего на выходе ненагруженного выпрямителя, и тем самым уменьшает падение напряжения на нагрузке.

На рис. 6.12 представлен типичный вид нагрузочной характеристики однополупериодных выпрямителей с подключенным фильтром (с емкостным и индуктивным входом). Изменение тока нагрузки достигалось путем изменения нагрузочного сопротивления. Легко заметить, что большее постоянство выходного напряжения достигается при использовании фильтра с индуктивным входом. Однако недостатком такого фильтра является применение дросселя, который обычно намного дороже электролитического конденсатора. Фильтр с емкостным входом дает спад напряжения при росте нагрузки и одновременно быстрый рост пульсаций, особенно при малых емкостях конденсаторов. Возможность увеличения фильтрующей емкости ограничивается током, отбираемым от выпрямительного элемента во время дозарядки. Значение постоянного напряжения выпрямителя в интервале средних токов нагрузки больше у схемы с фильтром с емкостным входом. П-образный фильтр позволяет получить большие выпрямленные напряжения, чем Г-образный фильтр L-типа, однако изменения этого напряжения при росте тока нагрузки больше, чем при использовании фильтра с индуктивным входом.

Рис 6.12. Типичные нагрузочные характеристики выпрямителей с фильтрами:

а— емкостный; б— индуктивный

Это выпрямитель, работающий по схеме, в которой нагрузка включена параллельно выпрямительному элементу (диоду) (рис. 6.13). В такой схеме заряд конденсатора происходит через малое сопротивление диода во время его отпирания, разряд — через сопротивление, соответствующее параллельному соединению сопротивления нагрузки и сопротивления запертого диода.

Достоинством выпрямителя по параллельной схеме является возможность заземления одного из электродов диода и то, что постоянная составляющая выпрямленного напряжения в этой схеме не протекает через источник входного напряжения, а это весьма важно для некоторых применений. Недостатком такого выпрямителя является относительно малое сопротивление схемы со стороны источника, связанное с тем фактом, что к сопротивлению нагрузки выпрямителя параллельно подключается внешнее нагрузочное сопротивление.

Выпрямитель по параллельной схеме часто используют для демодуляции (детектирования) амплитудно-модулированных сигналов в измерительной технике и подачи смещения на управляющие сетки электронных ламп.

Рис. 6.13. Однополупериодный выпрямитель по параллельной схеме

Это выпрямительная схема, выходное напряжение которой во много раз больше пикового входного напряжения. Удвоитель напряжения дает двукратное увеличение напряжения, утроитель — трехкратное и т. д. Умножители напряжения используют для питания схем, потребляющих относительно небольшой ток при высоком напряжении, например для питания осциллографических трубок, кинескопов.