bộ lọc nguồn

Các thiết bị điện tử khác nhau yêu cầu nguồn điện áp để cấp nguồn cho các thiết bị DC. Điện áp đầu ra chỉnh lưu có vẻ ngoài rung động. Trong đó, bạn có thể chọn thành phần trung bình hoặc DC của điện áp và thành phần biến đổi được gọi là điện áp gợn hoặc gợn của điện áp đầu ra.

Do đó, gợn xác định độ lệch của giá trị tức thời của điện áp đầu ra so với giá trị trung bình và có thể là cả dương và âm. Điện áp được đặc trưng bởi hai yếu tố: tần số và biên độ của sóng. Trong bộ chỉnh lưu, tần số gợn bằng với tần số của điện áp đầu vào (trong bộ chỉnh lưu nửa sóng) hoặc cao gấp đôi (trong bộ chỉnh lưu toàn sóng).

Trong bộ chỉnh lưu nửa sóng, chỉ một nửa sóng của điện áp đầu vào được sử dụng để thu được điện áp đầu ra và điện áp đầu ra ở dạng nửa sóng một chiều, tuân theo tần số của điện áp đầu vào.

Trong các bộ chỉnh lưu toàn sóng (cả điểm không và cầu), nửa sóng của điện áp đầu ra được hình thành bởi mỗi nửa sóng của điện áp đầu vào. Do đó, tần số sóng ở đây cao gấp đôi ở đó tần số mạng… Nếu tần số của dòng điện trong mạng là 50 Hz, thì tần số của sóng trong bộ chỉnh lưu nửa sóng sẽ giống nhau và trong bộ chỉnh lưu toàn sóng là 100 Hz.

Biên độ của gợn điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu phải được biết theo thứ tự. để xác định hiệu quả của các bộ lọc được cài đặt ở đầu ra của bộ chỉnh lưu phát ra thành phần điện áp trung bình. Biên độ này thường được đặc trưng bởi hệ số gợn sóng (Erms), được định nghĩa là tỷ lệ giữa giá trị hiệu dụng của thành phần biến đổi của điện áp đầu ra với giá trị trung bình của nó (Edc):

r = Erms / Edc

Hệ số gợn càng thấp, hiệu quả của bộ lọc càng cao. Hệ số gợn biểu thị bằng phần trăm cũng thường được sử dụng trong thực tế:

(Erms /Edc)x100%.

Bộ lọc thông thấp thường được sử dụng trong nguồn điện. Các bộ lọc này truyền từ đầu vào đến đầu ra, hầu như không có sự suy giảm hoặc suy giảm, các tín hiệu có tần số nằm dưới tần số cắt của bộ lọc và tất cả các tần số cao hơn thực tế không được truyền đến đầu ra của bộ lọc.

Bộ lọc có thể thực thi được điện trở, cuộn cảm Và tụ điện… Việc sử dụng các bộ lọc trong bộ nguồn nhằm mục đích làm phẳng gợn điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu và cách ly thành phần DC của điện áp.

Bộ lọc được sử dụng trong các thiết bị cung cấp điện được chia thành hai loại chính:

• bộ lọc với đầu vào điện dung,

• bộ lọc đầu vào quy nạp.

Các kết hợp khác nhau bao gồm các phần tử bộ lọc được sử dụng, có các tên khác nhau (bộ lọc hình chữ U, bộ lọc hình chữ L, v.v.). Loại bộ lọc chính được xác định bởi phần tử bộ lọc được cài đặt trực tiếp ở đầu ra của bộ chỉnh lưu.

Trong bộ lễ phục. 1a và 1b hiển thị các loại bộ lọc chính. Trong trường hợp đầu tiên, tụ lọc được kết nối với đầu ra của bộ chỉnh lưu và ngắt tải. Thông qua tụ lọc, phần chính của thành phần AC của bộ chỉnh lưu được đóng lại. Trong lần thứ hai, một cuộn cảm của bộ lọc được kết nối với đầu ra của bộ chỉnh lưu, tạo thành một mạch nối tiếp với tải và ngăn chặn mọi thay đổi về dòng điện trong mạch nối tiếp này.

Cơm. 1

Bộ lọc đầu vào điện dung cung cấp mức điện áp đầu ra cao hơn so với bộ lọc đầu vào cảm ứng và bộ lọc đầu vào cảm ứng giúp giảm gợn điện áp tốt hơn. Vì vậy, nên sử dụng bộ lọc đầu vào điện dung khi cần điện áp cung cấp cao hơn và bộ lọc đầu vào cảm ứng khi cần chất lượng đầu ra DC tốt hơn.

Bộ lọc đầu vào điện dung

Trước khi xem xét hoạt động của các bộ lọc phức tạp, cần phải hiểu hoạt động của bộ lọc điện dung đơn giản nhất như trong Hình. 2a. Điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu không có bộ lọc trên màn hình trong hình. 2b và với sự có mặt của bộ lọc - trong hình. 2c. Trong trường hợp không có tụ lọc, điện áp tính bằng Rl có đặc tính dao động. Giá trị trung bình của điện áp này là điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu.

Cơm. 2

Với sự hiện diện của tụ lọc, phần chính của thành phần dòng điện xoay chiều của dòng điện được đóng qua tụ điện, bỏ qua tải Rl... Với sự xuất hiện của nửa sóng đầu tiên của điện áp đầu ra tụ lọc sẽ bắt đầu sạc dương với vỏ máy thì điện áp trên nó sẽ thay đổi theo điện áp ra của bộ chỉnh lưu và ở cuối nửa chu kỳ sẽ đạt giá trị cực đại.

Ngoài ra, điện áp thứ cấp của máy biến áp giảm xuống và tụ điện bắt đầu phóng điện qua R1, giữ cho điện áp dương và dòng điện trong tải ở mức cao hơn so với khi không có bộ lọc.

Trước khi tụ điện có thể phóng điện hoàn toàn, một nửa sóng điện áp dương thứ hai xảy ra, một lần nữa sạc tụ điện đến giá trị cực đại của nó. Ngay khi điện áp cuộn thứ cấp bắt đầu giảm, tụ điện sẽ lại bắt đầu phóng điện cho tải. Trong tương lai, các chu kỳ nạp và xả của tụ điện luân phiên nhau trong mỗi nửa chu kỳ,

Dòng nạp của tụ chạy qua cuộn thứ cấp của máy biến áp và cặp điốt chỉnh lưu tương ứng với nửa chu kỳ này, còn dòng xả của tụ được đóng qua tải Rl... Điện kháng của tụ tại tần số mạng nhỏ so với Rl. Do đó, thành phần biến thiên của dòng điện chủ yếu chạy qua tụ lọc và thực tế chạy qua Rl D.C..

Bộ lọc đầu vào cảm ứng

Xem xét bộ lọc đầu vào quy nạp hoặc bộ lọc LC hình chữ L. Việc đưa nó vào bộ chỉnh lưu và dạng sóng điện áp đầu ra được thể hiện trong Hình 3.

Cơm. 3

kết nối nối tiếp sặc lọc (L) với tải ức chế sự thay đổi dòng điện trong mạch. Điện áp đầu ra ở đây nhỏ hơn so với với bộ lọc đầu vào điện dung vì cuộn cảm tạo thành một kết nối nối tiếp với trở kháng được hình thành bởi kết nối song song của tải và tụ lọc. Kết nối như vậy dẫn đến việc làm mịn tốt sóng điện áp tác động ở đầu vào của bộ lọc, cải thiện chất lượng của điện áp đầu ra không đổi, mặc dù nó làm giảm giá trị của nó.

Thành phần AC của điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu gần như được cách ly hoàn toàn với điện cảm của cuộn cảm và thành phần ở giữa là điện áp đầu ra của nguồn cung cấp. Sự hiện diện của cuộn cảm dẫn đến thực tế là thời lượng của trạng thái dẫn điện của điốt chỉnh lưu ở đây, không giống như bộ chỉnh lưu có bộ lọc điện dung, bằng một nửa thời gian.

Điện kháng cuộn cảm (L) làm giảm giá trị của điện áp gợn vì nó ngăn dòng điện cuộn cảm tăng khi điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu lớn hơn điện áp tải và cũng ngăn dòng điện giảm nếu điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu nhỏ hơn hơn giá trị trung bình Do đó, dòng điện trong tải trong thời gian hoạt động thực tế không đổi và điện áp của sóng không phụ thuộc vào dòng điện tải.

Bộ lọc cảm ứng điện dung nhiều phần

Chất lượng lọc của điện áp đầu ra có thể được cải thiện bằng cách kết nối một số bộ lọc nối tiếp. Trong bộ lễ phục. Hình 4 thể hiện bộ lọc LC hai giai đoạn và thể hiện sơ bộ dạng sóng điện áp tại các điểm khác nhau trên bộ lọc so với một điểm chung.

Cơm. 4

Mặc dù hai bộ lọc LC được kết nối nối tiếp được hiển thị ở đây, số lượng kết nối có thể được tăng lên. Việc tăng số lượng kết nối dẫn đến giảm độ gợn (và các bộ lọc có nhiều kết nối được sử dụng chính xác khi cần đạt được độ gợn tối thiểu ở điện áp đầu ra), nhưng điều này làm giảm độ ổn định của bộ ổn định với các bộ lọc như vậy. Ngoài ra, việc tăng số lượng kết nối dẫn đến tăng điện trở mắc nối tiếp với nguồn điện, dẫn đến tăng thay đổi điện áp đầu ra khi dòng tải thay đổi.

bộ lọc hình chữ U

Trong bộ lễ phục. Hình 5 hiển thị bộ lọc hình chữ U, được gọi như vậy vì biểu diễn đồ họa của nó giống chữ P. Nó là sự kết hợp của bộ lọc LC điện dung và hình chữ L.

Cơm. 5

Một điện trở R, được kết nối với đầu ra của bộ lọc, hầu như luôn có trong các bộ nguồn và là tùy chọn chịu tải… Mục đích của nó là gấp đôi.

Đầu tiên, nó cung cấp một đường phóng điện cho các tụ điện khi điện áp nguồn bị gián đoạn và do đó ngăn ngừa khả năng bị điện giật cho nhân viên bảo trì.

Thứ hai, nó cung cấp một tải bổ sung cho nguồn điện ngay cả khi tắt tải bên ngoài và do đó ổn định mức điện áp đầu ra. Điện trở này cũng có thể được sử dụng như một phần tử bộ chia điện trở cho các đầu ra bổ sung.

Bộ lọc hình chữ U là bộ lọc có đầu vào tụ điện được bổ sung bằng kết nối hình chữ L.Hoạt động lọc chính được thực hiện bởi tụ điện C1, tụ điện này được sạc qua các điốt dẫn điện và phóng điện qua L và R... Giống như bộ lọc thông thường có đầu vào điện dung, thời gian sạc của tụ điện ngắn hơn đáng kể so với thời gian xả .

Cuộn cảm L làm mịn các gợn sóng của dòng điện chạy qua tụ điện C2, cung cấp khả năng lọc bổ sung. Điện áp trên tụ C2 là điện áp đầu ra. Mặc dù giá trị của nó nhỏ hơn một chút so với khi cấp nguồn bằng bộ lọc điện dung thông thường, nhưng độ gợn của điện áp đầu ra giảm đáng kể.

Ngay cả khi chúng ta giả sử rằng tụ điện C1 được tích điện thông qua các điốt dẫn của bộ chỉnh lưu đến giá trị biên độ của điện áp xoay chiều đầu vào và sau đó phóng điện qua R, thì điện áp của tụ điện C2 sẽ nhỏ hơn điện áp của tụ điện C1, bởi vì cuộn cảm L, ngăn chặn bất kỳ thay đổi nào trong dòng tải, đứng trong mạch xả của tụ C1 và hình thành, cùng với C2 và R, một bộ chia điện áp.

Dòng điện nạp của tụ điện C1 và C2 đi qua cuộn thứ cấp của máy biến áp và điốt dẫn điện của bộ chỉnh lưu. Ngoài ra, khi C2 được sạc, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn cảm L... Tụ điện C1 phóng điện qua L và R mắc nối tiếp, còn C2 chỉ phóng điện qua điện trở R. Tốc độ phóng điện của tụ điện đầu vào C1 phụ thuộc vào giá trị của điện trở r.

Hằng số thời gian xả của tụ điện tỷ lệ thuận với giá trị R… Nếu nó cao thì tụ xả ít và điện áp ra cao.Ở các giá trị thấp hơn của R, tốc độ xả tăng và điện áp đầu ra sẽ giảm, vì giảm R có nghĩa là tăng dòng xả của tụ điện. Như vậy, hằng số thời gian phóng điện của tụ điện càng thấp thì giá trị trung bình của điện áp đầu ra càng thấp.

Bộ lọc C-RC hình chữ U

Không giống như bộ lọc vừa thảo luận trong bộ lọc C-RB C hình chữ U, một điện trở R được nối giữa hai tụ điện thay vì cuộn cảm.1 như trong Hình. 6.

Sự khác biệt chính và hiệu suất của bộ lọc được xác định bởi phản ứng cuộn cảm và điện trở AC khác nhau. Trong trường hợp trước, điện kháng của cuộn cảm L và tụ điện C2 sao cho bộ chia điện áp được tạo thành bởi chúng cung cấp khả năng làm trơn tương đối tốt hơn cho điện áp đầu ra.

Trong bộ lễ phục. 6, cả hai thành phần dòng điện một chiều và xoay chiều của dòng điện được chỉnh lưu qua R1. Do điện áp rơi trên R1 từ thành phần DC, điện áp đầu ra giảm và dòng điện càng lớn thì điện áp này càng giảm. Do đó, bộ lọc C-RC chỉ có thể được sử dụng với dòng tải thấp. Như trong trường hợp bộ lọc điện cảm, có thể sử dụng kết nối đa cấp của mạch lọc.

Cơm. 6

Chọn bộ lọc trong mọi trường hợp không phải là một vấn đề dễ dàng, nhưng trong mọi trường hợp, bạn cần hiểu mục đích và nguyên tắc hoạt động của chúng vì chúng quyết định phần lớn hoạt động chính xác của nguồn điện.