Тема 4. Сглаживающие фильтры

Требования, предъявляемые к сглаживающим фильтрам и их характеристики. Однозвенные сглаживающие фильтры, их характеристики, влияние частоты на массогабаритные показатели. Переходные процессы в ВУ с пассивными сглаживающими фильтрами. Многозвенные фильтры. Взаимосвязь характеристик фильтра с режимами работы нагрузки. Резонансные фильтры. Активные фильтры.

Методические указания

Сглаживающим фильтром называется устройство, служащее для уменьшения амплитуды переменной составляющей. Пассивные сглаживающие фильтры состоят из дросселей и конденсаторов, соединенных по различным схемам. Изучение этого раздела следует начать с определения основных параметров фильтра: коэффициента сглаживания и коэффициента пульсации, затем нужно рассмотреть схемы пассивных фильтров. Необходимо выяснить, почему емкостные фильтры эффективно сглаживают пульсации при больших сопротивлениях и малых токах нагрузки, а индуктивные фильтры − при малых сопротивлениях и больших токах нагрузки.

Активные (транзисторные) фильтры обеспечивают независимость коэффициента сглаживания от тока нагрузки и имеют меньшие габариты, чем пассивные. Транзистор в этих фильтрах выполняет ту же роль, что дроссель в пассивном фильтре, так как выходное сопротивление транзистора для переменной составляющей тока значительно больше, чем для постоянной составляющей.

Материал этого раздела можно изучать по любому учебнику, указанному в списке основной литературы.

Литература: [I, С.129-137; 2, С.121-129, 201-203; 3, С.108-114].

Вопросы для самопроверки

1. Что называется коэффициентом фильтрации?

2. Каковы основные недостатки RС-фильтров по сравнению с С-фильтрами?

3. Исходя из каких условий производится раздельный выбор индуктивности и емкости LC-фильтра?

4. Почему не рекомендуется выбирать большое число звеньев в многозвенных фильтрах?

5. В чем преимущества и недостатки активных фильтров?

Тема 5. Стабилизаторы напряжения и тока

Назначение (роль и место в источниках электропитания), классификация, структурные схемы, требования и возможные пути их выполнения.

Параметрические стабилизаторы постоянного и переменного напряжения: принцип действия, характеристики, математические модели, область применения.

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием, их статические и динамические характеристики.

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с импульсным регулированием, выбор частоты, способы уменьшения помех. Принципы управления и особенности технической реализации. Компенсационные стабилизаторы переменного напряжения. Особенности использования различных регуляторов в стабилизаторах напряжения.

Методические указания

Нормальная работа большинства радиоустройств невозможна без постоянного напряжения питания. Устройство, автоматически поддерживающее питающее напряжение в заданных пределах, называется стабилизатором напряжения. Стабилизаторы тока поддерживают ток нагрузки в заданных пределах. Качество работы стабилизаторов оценивается коэффициентом стабилизации.

Существует два основных метода стабилизации: параметрический и компенсационный. Сначала следует ознакомиться с работой параметрического стабилизатора постоянного напряжения. Далее изучают схемы и принцип действия компенсационных непрерывных стабилизаторов с последовательным и параллельным включением регулирующего элемента. Необходимо ознакомиться с разновидностями схем сравнения и силовых цепей. Рекомендуется выяснить, какие серийные микросхемы применяются в непрерывных стабилизаторах.

КПД непрерывных стабилизаторов постоянного напряжения невысок, этот недостаток устраняется в импульсных (ключевых) стабилизаторах, в которых регулирующий транзистор работает в режиме переключения. Частоту переключения выбирают достаточно высокую, а сглаживание пульсаций достигается малогабаритным фильтром. Необходимо изучить устройство силовых цепей ключевых стабилизаторов, а также устройство схем управления релейных стабилизаторов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Материал этой темы достаточно полно изложен во всех учебниках, приведенных в списке основной литературы. Методика и примеры расчета даны в [4,7,8].

Литература: [1, С.166-208; 2, С.171-221; 3, С.152-205; 4, С.166-208, 306-340; 7, С.3-14, 17-28; 8.].

Вопросы для самопроверки

1. Какие существуют методы стабилизации напряжения? В чем они заключаются?

2. Перечислите преимущества и недостатки параметрического стабилизатора постоянного напряжения.

3. Приведите схему простейшего стабилизатора тока.

4. В чем преимущества и недостатки компенсационных стабилизаторов с последовательным и параллельным включением регулирующего элемента?

5. В чем причина того, что коэффициент стабилизации компенсационного стабилизатора выше, чем параметрического?

6. Почему КПД импульсного стабилизатора выше, чем непрерывного?

7. Поясните принцип действия импульсного стабилизатора с ШИМ.

8. Поясните принцип действия релейного стабилизатора.

9. Сформулируйте требования к быстродействию регулирующего транзистора и блокирующего диода в импульсном стабилизаторе.

10. Какие меры применяются для уменьшения интенсивности коммутационных помех в импульсных стабилизаторах?

11. Укажите область использования стабилизаторов различного типа.