فلاتر مقاومة التشويش ومثبتات الجهد

تم تصميم مرشحات التنعيم لتقليل تموج الجهد المعدل. يتم تقييم تجانس التموج بواسطة عامل التنعيم q.

العناصر الرئيسية لمرشحات التنعيم هي المكثفات ، المحاثات والترانزستورات التي تختلف مقاومتها للتيارات المباشرة والمتناوبة.

اعتمادًا على نوع عنصر المرشح ، يتم التمييز بين المرشحات السعوية والحثية والإلكترونية. وفقًا لعدد روابط التصفية ، يتم تقسيم المرشحات إلى رابط واحد ومتعدد الروابط.

المرشح السعوي عبارة عن مكثف بسعة كبيرة متصل بالتوازي مع مقاوم الحمل Rn. المكثف لديه مقاومة عالية للتيار المستمر ومقاومة منخفضة للتيار المتردد. دعنا نفكر في تشغيل المرشح على مثال دائرة مقوم نصف الموجة (الشكل 1 ، أ).

الشكل 1 - مقوم نصف موجة أحادي الطور مع مرشح سعوي: أ) الدائرة ب) مخططات توقيت العملية

عندما يتدفق نصف موجة موجبة في الفاصل الزمني t0 - t1 (الشكل 2.63 ، ب) ، تيار الحمل (تيار الصمام الثنائي) وتدفق تيار شحنة المكثف.يتم شحن المكثف وفي الوقت t1 يتجاوز الجهد في المكثف انخفاض الجهد للملف الثانوي - يغلق الصمام الثنائي وفي الفاصل الزمني t1 - t2 يتم توفير التيار في الحمل من خلال تفريغ المكثف. تشي. يتدفق التيار في الحمل باستمرار ، مما يقلل بشكل كبير من تموج الجهد المعدل.

كلما زادت سعة المكثف Cf ، قلت الإثارة. يتم تحديد ذلك من خلال وقت تفريغ المكثف - ثابت وقت التفريغ τ = СfRн. عند τ> 10 ، يتم تحديد معامل التنعيم بالصيغة q = 2π fc m Cf Rn ، حيث fc هو تردد الشبكة ، m هو عدد نصف فترات الجهد المعدل.

يوصى باستخدام مرشح سعوي بمقاوم تحميل RH عالي المقاومة بقدرة تحميل منخفضة.

مرشح حثي (خنق) متصل في سلسلة مع Rn (الشكل 3 ، أ). الحث لديه مقاومة منخفضة للتيار المستمر ومقاومة عالية للتيار المتردد. يعتمد تجانس التموج على ظاهرة الاستقراء الذاتي ، والتي تمنع في البداية التيار من الزيادة ، ثم تدعمه بتناقصه (الشكل 2 ، ب).

الشكل 2-مقوم نصف موجة أحادي الطور مع مرشح حثي: أ) دائرة ، ب) مخططات توقيت العملية

تُستخدم المرشحات الاستقرائية في المقومات ذات القدرة المتوسطة والعالية ، أي في المقومات التي تعمل بتيارات حمولة كبيرة.

يتم تحديد معامل التنعيم بالصيغة: q = 2π fs m Lf / Rn

يعتمد تشغيل المرشح السعوي والحثي على حقيقة أنه أثناء تدفق التيار الذي تستهلكه الشبكة ، يقوم المكثف والمحث بتخزين الطاقة ، وعندما لا يكون هناك تيار من الشبكة ، أو ينخفض ​​، فإن العناصر تعطي اغلاق الطاقة المخزنة مع الحفاظ على التيار (الجهد) في الحمل.

تستخدم المرشحات متعددة الوصلات خصائص التنعيم لكل من المكثفات والمحثات. في مقومات الطاقة المنخفضة ، حيث تكون مقاومة مقاوم الحمل عدة كيلو أوم ، بدلاً من الخانق Lf ، يتم تضمين المقاوم Rf ، مما يقلل بشكل كبير من كتلة وأبعاد المرشح.

يوضح الشكل 3 أنواع مرشحات السلم LC و RC.

الشكل 3 - المرشحات متعددة الوصلات: أ) LC على شكل L ، ب) LC على شكل U ، ج) مرشح RC

تم تصميم المثبتات لتثبيت جهد ثابت (تيار) للحمل أثناء التقلبات في جهد التيار الكهربائي والتغيرات في التيار الذي يستهلكه الحمل.

تنقسم المثبتات إلى مثبتات الجهد والتيار ، وكذلك المثبتات البارامترية والتعويضية. يتم تقييم استقرار جهد الخرج بواسطة عامل التثبيت Kst.

مثبت حدودي يعتمد على استخدام عنصر ذو خاصية غير خطية - صمام زينر أشباه الموصلات. يكون جهد الصمام الثنائي زينر ثابتًا تقريبًا مع تغير كبير في التيار العكسي عبر الجهاز.

دائرة المثبت البارامترية موضحة في الشكل 4. يتم توزيع جهد الدخل UBX بين المقاوم المحدد Rlim والصمام الثنائي Zener المتصل بالتوازي VD ومقاوم الحمل Rn.

الشكل 4 - مثبت حدودي

مع زيادة جهد الدخل ، سيزداد التيار عبر الصمام الثنائي زينر ، مما يعني أن التيار عبر المقاوم المحدد سيزداد وسيحدث انخفاض أكبر في الجهد عبره ، وسيظل جهد الحمل دون تغيير.

المثبت البارامترى لديه Kst من 20-50. عيوب هذا النوع من المثبتات هي تيارات استقرار منخفضة وكفاءة منخفضة.

تستخدم المثبتات البارامترية كمصادر جهد مساعدة ، وكذلك عندما يكون تيار الحمل صغيرًا - لا يزيد عن مئات المللي أمبير.

يستخدم المثبت التعويضي المقاومة المتغيرة للترانزستور كمقاوم مقيد. مع زيادة جهد الدخل ، تزداد مقاومة الترانزستور أيضًا ، وبالتالي ، مع انخفاض الجهد ، تقل المقاومة. في هذه الحالة ، يبقى الجهد في الحمل دون تغيير.

يوضح الشكل 5. دائرة استقرار الترانزستورات. ويستند مبدأ تنظيم جهد الخرج URn على تغيير موصلية ترانزستور التنظيم VT1.

الشكل 5 - رسم تخطيطي لتعويض منظم الجهد

يتم تجميع دائرة مقارنة الجهد ومضخم التيار المستمر على الترانزستور VT2. يتم تضمين دائرة القياس R3 و R4 و R5 في دائرتها الأساسية ، ويتم تضمين مصدر الجهد المرجعي R1VD في دائرة الباعث.

على سبيل المثال ، مع زيادة جهد الدخل ، سيزداد الناتج أيضًا ، مما سيؤدي إلى زيادة الجهد عند قاعدة الترانزستور VT2 ، بينما في نفس الوقت ستظل إمكانات الباعث VT2 كما هي.سيؤدي ذلك إلى زيادة تيار القاعدة ، وبالتالي تيار المجمع للترانزستور VT2 - ستنخفض الإمكانات الأساسية للترانزستور VT1 ، وسيغلق الترانزستور وسيحدث انخفاض أكبر في الجهد ، وسيحدث جهد الخرج يبقى على حاله.

اليوم ، يتم إنتاج المثبتات في شكل دوائر متكاملة. يظهر مخطط نموذجي لتشغيل مثبت متكامل في الشكل 6.

الشكل 6 - تخطيطي نموذجي لتشغيل مثبت الجهد المدمج

تعيين مخرجات الدائرة المصغرة للاستقرار: "IN" - الإدخال ، "OUT" - الإخراج ، "GND" - عام (حالة). إذا كان المثبت قابلًا للضبط ، فسيكون هناك إخراج «ADJ» - ضبط.

يعتمد اختيار المثبت على قيمة جهد الخرج ، الحد الأقصى للحمل الحالي ونطاق التباين في جهد الدخل.