Filtre v Napájacích Zdrojoch
Pri rozbore vlastností zdrojov s rôznymi typmi usmerňovačov sme si ako jeden z dôležitých parametrov všímali činiteľ zvlnenia jzv. Ten úzko súvisí s veľkosťou napätia zvlnenia Uzv výstupného jednosmerného napätia zdroja. Ak by sme napájali obvod, ktorým prechádza užitočný signál napätím so zdroja, ktorý má veľký činiteľ zvlnenia jzv, potom napätie Uzv by sa prenášalo do cesty s užitočným signálom a spôsobovalo by rušenie v tomto užitočnom signáli. Na minimalizovanie tohto nežiadúceho javu slúžia v napájacích obvodoch elektronické obvody, nazývané filtre. Filtre zapájame medzi usmerňovač a napájaný obvod. Teda môžeme povedať : „Filtre v napájacích zdrojoch slúžia na zníženie veľkosti činiteľa zvlnenia na požadovanú úroveň potrebnú pre napájaný obvod.“
Účinok filtra posudzujeme podľa veľkosti činiteľa vyhladenia jv, ktorý udáva, koľkokrát daný filter zmenšuje amplitúdu harmonického napätia a zvlnenia Uzv , na jeho výstupe oproti jeho vstupu (alebo aj činiteľa zvlnenia, ak úbytok jednosmerného napätia na filtri nie je veľký).
Je daný vzťahom :
Ak je filter viacstupňový, výsledný činiteľ vyhladenia sa rovná súčinu činiteľov vyhladenia jednotlivých stupňov.
Najčastejšie sa používajú základné dva druhy filtrov :
RC filtre
Zapojenie jednoduchého RC filtra:
Činiteľ vyhladenia jv tohto filtra môžeme odvodiť z pomeru impedancií a po úprave dostaneme vzťah :
m .. je počet usmerňovacích ciest
w .. je uhlová frekvencia siete
Pre m = 1 je bežná veľkosť činiteľa vyhladenia jv = 10 až 20 a pre m = 2, dvojnásobok tejto hodnoty.
Pri návrhu RC filtra postupujeme zvyčajne tak, že zo známeho úbytku jednosmerného napätia na filtri sa vypočíta odpor rezistora R a zo zadanej veľkosti činiteľa vyhladenia jv sa určí kapacita kondenzátora C. Ak sa vyžaduje väčší činiteľ vyhladenia ako 20, alebo ak má byť úbytok napätia na filtri čo najmänší, je výhodné použiť dvojstupňový filter.
Zo skutočnosti, že v obvode filtra je zapojený rezistor, na ktorom vzniká úbytok napätia vyplýva, že RC filtre sú vhodné pre použitie len v obvodoch s malým odberom prúdu. V praxi sa táto podmienka v plnej miere rešpektuje a RC filtre sa zapájajú len do napájacích vetiev obvodov s malým odberom prúdu, napr.: predzosilňovacie stupne výkonových zosilňovačov, stupne s operačnými zosilňovačmi atď.
LC filtre
Zapojenie jednoduchého LC filtra
Činiteľ vyhladenia jv tohto filtra môžeme odvodiť z pomeru impedancií, na ktorých pôsobia napätia Uzv1 a Uzv2. Jeho absolútna hodnota je určená vzťahom :
m .. je počet usmerňovacích ciest
w .. je uhlová frekvencia siete
Bežná hodnota činiteľ vyhladenia jv pre m = 2 je niekoľko desiatok.
Na rozdiel od RC filtrov sa takéto LC filtre používajú do napájacích vetiev obvodov s veľkým odberom prúdu z dôvodu, že ideálna cievka (tlmivka) vo svojej impedancii nemá reálnu zložku, t.j. odpor, ale len imaginárnu zložku, tvorenú indukčnosťou cievky. Z toho vyplýva, že na ideálnej cievke teoreticky nevzniká žiaden úbytok jednosmerného napätia prietokom jednosmerného prúdu ňou. V súčasnosti sa už LC filtre bežne nepoužívajú (problematické sú najmä rozmery cievok). Ich použitie sa uplatňuje aj dnes napr.: v obvodoch napájania výkonových elektrónok v rozhlasových a televíznych vysielačoch a pod.