파워 필터

다양한 전자 장치에는 DC 장치에 전원을 공급하기 위한 전압원이 필요합니다. 출력 전압 정류기 맥동하는 모습을 하고 있다. 여기에서 전압의 평균 또는 DC 구성 요소와 출력 전압의 리플 전압 또는 리플이라고 하는 가변 구성 요소를 선택할 수 있습니다.

따라서 리플은 평균에서 출력 전압의 순간 값 편차를 결정하며 양수 및 음수가 될 수 있습니다. 전압은 파동의 주파수와 진폭이라는 두 가지 요소로 특징지어집니다. 정류기에서 리플 주파수는 입력 전압의 주파수와 같거나(반파 정류기에서) 두 배 높습니다(전파 정류기에서).

반파 정류기에서 입력 전압의 반파 하나만 출력 전압을 얻는 데 사용되며 출력 전압은 입력 전압의 주파수를 따르는 단방향 반파 형태입니다.

전파 정류기(영점 및 브리지 모두)에서 출력 전압의 반파는 입력 전압의 각 반파에 의해 형성됩니다. 따라서 여기의 파동 주파수는 그것의 두 배입니다. 네트워크 주파수… 네트워크의 전류 주파수가 50Hz이면 반파 정류기의 파동 주파수는 같고 전파 정류기에서는 100Hz입니다.

정류기 출력 전압 리플의 진폭을 순서대로 알아야 합니다. 고압 성분을 방출하는 정류기의 출력에 설치된 필터의 효율을 결정합니다. 이 진폭은 일반적으로 평균값(Edc)에 대한 출력 전압의 가변 구성 요소의 유효 값 비율로 정의되는 리플 계수(Erms)로 특징지어집니다.

r = Erms /Edc

리플 계수가 낮을수록 필터의 효율이 높아집니다. 백분율로 표시되는 리플 계수도 실제로 자주 사용됩니다.

(Erms /Edc)x100%.

저역 통과 필터는 일반적으로 전원 공급 장치에 사용됩니다. 이 필터는 감쇠 또는 감쇠가 거의 없이 입력에서 출력으로 전달되며 주파수가 필터의 차단 주파수보다 낮고 모든 더 높은 주파수는 실제로 필터의 출력으로 전송되지 않습니다.

필터 실행 가능 저항기, 인덕터 그리고 축전기… 전원 공급 장치에 필터를 사용하는 목적은 정류기 출력 전압 리플을 평활화하고 전압의 DC 구성 요소를 분리하는 것입니다.

전원 공급 장치에 사용되는 필터는 두 가지 주요 유형으로 나뉩니다.

• 용량성 입력이 있는 필터,

• 유도 입력 필터.

이름이 다른 필터 요소 포함의 다양한 조합이 사용됩니다(U자형 필터, L자형 필터 등). 기본 필터 유형은 정류기 출력에 직접 설치된 필터 요소에 의해 결정됩니다.

무화과에서. 1a와 1b는 필터의 주요 유형을 보여줍니다. 이들 중 첫 번째에서 필터 커패시터는 정류기의 출력에 연결되고 부하를 션트합니다. 필터 커패시터를 통해 정류기의 AC 구성 요소의 주요 부분이 닫힙니다. 두 번째 필터 초크는 부하와 직렬 회로를 형성하고 이 직렬 회로의 전류 변화를 방지하는 정류기의 출력에 연결됩니다.

쌀. 1

용량성 입력 필터는 유도성 입력 필터보다 높은 출력 전압 레벨을 제공하고 유도성 입력 필터는 전압 리플을 더 잘 줄입니다. 따라서 더 높은 공급 전압이 필요할 때는 용량성 입력 필터를 사용하고 더 나은 DC 출력 품질이 필요할 때는 유도성 입력 필터를 사용하는 것이 좋습니다.

용량성 입력 필터

복잡한 필터의 동작을 고려하기 전에 그림 1에 표시된 가장 단순한 용량성 필터의 동작을 이해할 필요가 있습니다. 2a. 그림의 디스플레이에 필터가 없는 정류기의 출력 전압. 2b 및 필터가 있는 경우 - 그림에서. 2c. 필터 커패시터가 없으면 R1의 전압은 맥동 특성을 갖습니다. 이 전압의 평균값이 정류기의 출력 전압입니다.

쌀. 2

필터 커패시터가있는 경우 전류의 교류 구성 요소의 주요 부분은 부하를 우회하여 커패시터를 통해 닫힙니다. Rl... 출력 전압의 첫 번째 반파가 나타나면서 필터 커패시터가 충전되기 시작합니다 이 경우 정류기의 출력 전압에 따라 전압이 변경되고 반주기의 절반이 끝나면 최대 값에 도달합니다.

또한 변압기 2차 전압이 떨어지고 커패시터가 R1을 통해 방전되기 시작하여 필터가 없을 때보다 더 높은 수준에서 부하의 양전압과 전류를 유지합니다.

커패시터가 완전히 방전되기 전에 두 번째 양의 전압 반파가 발생하여 커패시터를 다시 최대값으로 충전합니다. 2차 권선 전압이 감소하기 시작하면 커패시터는 다시 부하로 방전을 시작합니다. 앞으로는 커패시터의 충전과 방전 주기가 매 반 주기마다 번갈아 가며,

커패시터의 충전 전류는 변압기의 2차 권선과 이 반주기에 해당하는 한 쌍의 정류기 다이오드를 통해 흐르고 커패시터의 방전 전류는 부하를 통해 닫힙니다 Rl... 에서 커패시터의 리액턴스는 네트워크 주파수는 R1에 비해 작습니다. 따라서 전류의 가변 성분은 주로 필터 커패시터를 통해 흐르고 실제로는 R1을 통해 흐른다. DC.

유도 입력 필터

유도 입력 필터 또는 L자형 LC 필터를 고려하십시오. 정류기에 포함되는 것과 출력 전압 파형이 그림 3에 나와 있습니다.

쌀. 삼

직렬 연결 필터 초크 (L) 부하가 있으면 회로의 전류 변화를 억제합니다. 여기서 출력 전압은 초크가 부하와 필터 커패시터의 병렬 연결에 의해 형성된 임피던스와 직렬 연결을 형성하기 때문에 용량성 입력 필터보다 낮습니다. 이러한 연결은 필터의 입력에서 작용하는 전압 파를 잘 평활화하여 값을 줄이더라도 일정한 출력 전압의 품질을 향상시킵니다.

정류기 출력 전압의 AC 구성 요소는 초크 인덕턴스와 거의 완전히 분리되어 있으며 중간 구성 요소는 공급 출력 전압입니다. 초크가 있으면 용량 성 필터가있는 정류기와 달리 여기에서 정류기 다이오드의 전도 상태 지속 시간이 절반과 같습니다.

초크 리액턴스(L)는 정류기 출력 전압이 부하 전압보다 높을 때 초크 전류가 증가하는 것을 방지하고 정류기의 출력 전압이 낮을 때 전류가 감소하는 것을 방지하기 때문에 리플 전압 값을 감소시킵니다. 평균값보다 따라서 작동 기간 동안 부하의 전류는 실질적으로 일정하며 파도의 전압은 부하 전류에 의존하지 않습니다.

다중 섹션 유도 용량 필터

여러 필터를 직렬로 연결하면 출력 전압의 필터링 품질을 향상시킬 수 있습니다. 무화과에서. 도 4는 2단 LC 필터를 나타내고 공통 지점에 대한 필터 상의 상이한 지점에서의 전압 파형을 대략적으로 나타낸다.

쌀. 4

두 개의 직렬 연결된 LC 필터가 여기에 표시되지만 연결 수를 늘릴 수 있습니다. 연결 수를 늘리면 리플이 감소하지만 (출력 전압에서 최소 리플을 얻기 위해 필요한 경우 연결이 많은 필터가 정확하게 사용됨) 이러한 필터가있는 스태빌라이저의 안정성이 감소합니다. 또한 연결 수의 증가는 전원과 직렬로 연결된 저항의 증가로 이어져 부하 전류의 변화에 ​​따른 출력 전압의 변화도 증가하게 된다.

U자형 필터

무화과에서. 그림 5는 그래픽 표현이 문자 P와 유사하기 때문에 소위 U자형 필터를 보여줍니다. 용량성 및 L자형 LC 필터의 조합입니다.

쌀. 5

필터의 출력에 연결된 저항 R은 거의 항상 전원 공급 장치에 있으며 옵션입니다. 부하 저항… 그 목적은 두 가지입니다.

첫째, 주전원 전압이 차단될 때 커패시터에 대한 방전 경로를 제공하여 서비스 직원의 감전 가능성을 방지합니다.

둘째, 외부 부하가 꺼지더라도 전원 공급 장치에 추가 부하를 제공하여 출력 전압 레벨을 안정화합니다. 이 저항은 소자로도 사용할 수 있습니다. 저항성 전압 분배기 추가 출력용.

U자형 필터는 L자형 연결로 보완된 커패시터 입력이 있는 필터입니다.주요 필터링 작업은 전도성 다이오드를 통해 충전되고 L 및 R을 통해 방전되는 커패시터 C1에 의해 수행됩니다. 용량 입력이 있는 기존 필터와 마찬가지로 커패시터의 충전 시간은 방전 시간보다 훨씬 짧습니다. .

초크 L은 커패시터 C2를 통해 흐르는 전류의 리플을 평활화하여 추가 필터링을 제공합니다. 커패시터 C2의 전압은 출력 전압입니다. 그 값은 기존의 정전용량 필터로 공급할 때보다 약간 작지만 출력 전압의 리플은 크게 줄어듭니다.

커패시터 C1이 정류기의 전도 다이오드를 통해 입력 AC 전압의 진폭 값까지 충전된 후 R을 통해 방전된다고 가정하더라도 커패시터 C2의 전압은 C1보다 작을 것입니다. 부하 전류의 변화를 방지하는 초크 L은 커패시터 C1의 방전 회로에 있으며 C2 및 R과 함께 전압 분배기를 형성합니다.

커패시터 C1 및 C2의 충전 전류는 변압기의 2차 권선과 정류기의 전도성 다이오드를 통과합니다. 또한 C2가 충전될 때 이 전류는 초크 L을 통해 흐른다. 커패시터 C1은 직렬 연결된 L과 R을 통해 방전되고 C2는 저항 R을 통해서만 방전된다. 입력 커패시터 C1의 방전율은 저항값에 따라 달라진다. 아르 자형.

커패시터의 방전 시정수는 R 값에 정비례합니다. R 값이 높으면 커패시터가 약간 방전되고 출력 전압이 높습니다.R 값이 낮을수록 방전 속도가 증가하고 출력 전압이 감소합니다. R 감소는 커패시터의 방전 전류 증가를 의미하기 때문입니다. 따라서 커패시터 방전 시정수가 낮을수록 출력 전압의 평균값이 낮아집니다.

U자형 C-RC 필터

U자형 C-RB C-필터에서 방금 설명한 필터와 달리 그림 1과 같이 초크 대신 저항 R이 두 커패시터 사이에 연결됩니다. 6.

주요 차이점과 필터 성능은 서로 다른 초크 응답 및 AC 저항에 의해 결정됩니다. 이전의 경우 인덕터 L과 커패시터 C2의 리액턴스는 그들에 의해 형성된 전압 분배기가 상대적으로 더 나은 출력 전압 평활화를 제공하는 것과 같습니다.

무화과에서. 6, R1을 통한 정류 전류의 DC 및 AC 전류 구성 요소. DC 구성 요소에서 R1 양단의 전압 강하로 인해 출력 전압이 감소하고 전류가 클수록 이 전압 강하가 커집니다. 따라서 C-RC 필터는 낮은 부하 전류에서만 사용할 수 있습니다. 유도 용량 필터의 경우와 마찬가지로 필터 회로의 다단계 연결을 사용할 수 있습니다.

쌀. 6

어쨌든 필터를 선택하는 것은 쉬운 문제가 아니지만 어쨌든 전원 공급 장치의 올바른 작동을 크게 결정한다는 사실 때문에 필터의 목적과 작동 원리를 이해해야 합니다.