Elektronische Schaltungen - Filter
Das Blockschaltbild der Stromversorgung erklärt deutlich, dass nach der Gleichrichterschaltung eine Filterschaltung benötigt wird. Ein Gleichrichter hilft bei der Umwandlung eines pulsierenden Wechselstroms in Gleichstrom, der nur in eine Richtung fließt. Bis jetzt haben wir verschiedene Arten von Gleichrichterschaltungen gesehen.
Die Ausgänge all dieser Gleichrichterschaltungen enthalten einen gewissen Welligkeitsfaktor. Wir haben auch beobachtet, dass der Welligkeitsfaktor eines Halbwellengleichrichters größer ist als der eines Vollwellengleichrichters.
Warum brauchen wir Filter?
Die Welligkeit im Signal zeigt das Vorhandensein einer Wechselstromkomponente an. Diese Wechselstromkomponente muss vollständig entfernt werden, um eine reine Gleichstromleistung zu erhalten. Wir brauchen also eine Schaltung, diesmoothens der gleichgerichtete Ausgang in ein reines Gleichstromsignal.
EIN filter circuit ist eine, die die im gleichgerichteten Ausgang vorhandene Wechselstromkomponente entfernt und es der Gleichstromkomponente ermöglicht, die Last zu erreichen.
Die folgende Abbildung zeigt die Funktionalität einer Filterschaltung.
Eine Filterschaltung besteht aus zwei Hauptkomponenten, Induktor und Kondensator. Wir haben das bereits im Tutorial Basic Electronics studiert
Ein Induktor erlaubt dc und Blöcke ac.
Ein Kondensator erlaubt ac und Blöcke dc.
Versuchen wir, mit diesen beiden Komponenten einige Filter zu konstruieren.
Induktivitätsfilter der Serie
Da ein Induktor Gleichstrom zulässt und Wechselstrom blockiert, wird ein Filter genannt Series Inductor Filterkann durch Reihenschaltung des Induktors zwischen Gleichrichter und Last aufgebaut werden. Die folgende Abbildung zeigt die Schaltung eines Serieninduktivitätsfilters.
Wenn der gleichgerichtete Ausgang durch dieses Filter geleitet wird, blockiert der Induktor die im Signal vorhandenen Wechselstromkomponenten, um einen reinen Gleichstrom bereitzustellen. Dies ist ein einfacher Primärfilter.
Shunt-Kondensatorfilter
Da ein Kondensator Wechselstrom durchlässt und Gleichstrom blockiert, wird ein Filter genannt Shunt Capacitor Filter kann unter Verwendung eines Kondensators konstruiert werden, der im Nebenschluss angeschlossen ist, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Wenn der gleichgerichtete Ausgang durch dieses Filter geleitet wird, werden die im Signal vorhandenen Wechselstromkomponenten durch den Kondensator geerdet, der Wechselstromkomponenten ermöglicht. Die verbleibenden im Signal vorhandenen Gleichstromkomponenten werden am Ausgang gesammelt.
Die oben diskutierten Filtertypen werden unter Verwendung einer Induktivität oder eines Kondensators konstruiert. Versuchen wir nun, beide zu verwenden, um einen besseren Filter zu erstellen. Dies sind kombinatorische Filter.
LC-Filter
Eine Filterschaltung kann sowohl unter Verwendung eines Induktors als auch eines Kondensators aufgebaut werden, um eine bessere Ausgabe zu erhalten, bei der die Wirkungsgrade sowohl des Induktors als auch des Kondensators verwendet werden können. Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan eines LC-Filters.
Der gleichgerichtete Ausgang, wenn er dieser Schaltung zugeführt wird, lässt die Induktivität Gleichstromkomponenten durch, wodurch die Wechselstromkomponenten im Signal blockiert werden. Aus diesem Signal werden nun, falls vorhanden, nur wenige weitere Wechselstromkomponenten geerdet, so dass wir einen reinen Gleichstromausgang erhalten.
Dieser Filter wird auch als bezeichnet Choke Input Filterwenn das Eingangssignal zuerst in die Induktivität eintritt. Die Ausgabe dieses Filters ist besser als die vorherigen.
Π- Filter (Pi-Filter)
Dies ist eine andere Art von Filterschaltung, die sehr häufig verwendet wird. Es hat einen Kondensator an seinem Eingang und wird daher auch als a bezeichnetCapacitor Input Filter. Hier sind zwei Kondensatoren und ein Induktor in Form eines π-förmigen Netzwerks verbunden. Ein Kondensator parallel, dann ein Induktor in Reihe, gefolgt von einem anderen Kondensator parallel, bildet diese Schaltung.
Bei Bedarf können je nach Anforderung auch mehrere identische Abschnitte hinzugefügt werden. Die folgende Abbildung zeigt eine Schaltung für den Filter $ \ pi $(Pi-filter).
Arbeitsweise eines Pi-Filters
In dieser Schaltung haben wir einen Kondensator parallel, dann einen Induktor in Reihe, gefolgt von einem weiteren Kondensator parallel.
Capacitor C1- Dieser Filterkondensator bietet eine hohe Reaktanz gegenüber Gleichstrom und eine niedrige Reaktanz gegenüber Wechselstromsignalen. Nach dem Erden der im Signal vorhandenen Wechselstromkomponenten wird das Signal zur weiteren Filtration an den Induktor weitergeleitet.
Inductor L- Dieser Induktor bietet eine geringe Reaktanz gegenüber Gleichstromkomponenten, während die Wechselstromkomponenten, falls vorhanden, durch den Kondensator C 1 blockiert werden .
Capacitor C2 - Jetzt wird das Signal mit diesem Kondensator weiter geglättet, so dass alle im Signal vorhandenen Wechselstromkomponenten, die der Induktor nicht blockieren konnte, zugelassen werden.
Somit erhalten wir den gewünschten reinen Gleichstromausgang an der Last.