วงจรอิเล็กทรอนิกส์ - ฟิลเตอร์

แผนภาพบล็อกแหล่งจ่ายไฟอธิบายอย่างชัดเจนว่าจำเป็นต้องมีวงจรกรองหลังจากวงจรเรียงกระแส วงจรเรียงกระแสช่วยในการแปลงกระแสสลับที่เร้าใจเป็นกระแสตรงซึ่งไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น จนถึงตอนนี้เราได้เห็นวงจรเรียงกระแสประเภทต่างๆ

เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสเหล่านี้มีปัจจัยการกระเพื่อมบางอย่าง เรายังสังเกตเห็นว่าปัจจัยการกระเพื่อมของวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นมีค่ามากกว่าของวงจรเรียงกระแสคลื่นเต็ม

ทำไมเราถึงต้องการตัวกรอง?

การกระเพื่อมในสัญญาณแสดงถึงการมีส่วนประกอบ AC บางส่วน ต้องถอดส่วนประกอบ ac นี้ออกทั้งหมดเพื่อให้ได้เอาต์พุต dc ที่บริสุทธิ์ ดังนั้นเราต้องมีวงจรที่smoothens เอาต์พุตที่แก้ไขเป็นสัญญาณ dc บริสุทธิ์

filter circuit เป็นส่วนประกอบหนึ่งที่ลบส่วนประกอบ ac ที่มีอยู่ในเอาต์พุตที่แก้ไขแล้วและอนุญาตให้ส่วนประกอบ dc เข้าถึงโหลด

รูปต่อไปนี้แสดงการทำงานของวงจรกรอง

วงจรกรองถูกสร้างขึ้นโดยใช้ส่วนประกอบหลักสองตัวคือตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ เราได้เรียนไปแล้วในบทช่วยสอนอิเล็กทรอนิกส์ขั้นพื้นฐานนั้น

  • ตัวเหนี่ยวนำช่วยให้ dc และบล็อก ac.

  • ตัวเก็บประจุช่วยให้ ac และบล็อก dc.

ให้เราลองสร้างตัวกรองสองสามตัวโดยใช้ส่วนประกอบทั้งสองนี้

ตัวกรองตัวเหนี่ยวนำซีรี่ส์

เนื่องจากตัวเหนี่ยวนำอนุญาตให้ dc และบล็อก ac ตัวกรองที่เรียกว่า Series Inductor Filterสามารถสร้างได้โดยการเชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำเป็นอนุกรมระหว่างวงจรเรียงกระแสและโหลด รูปด้านล่างแสดงวงจรของตัวกรองตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรม

เอาต์พุตที่แก้ไขแล้วเมื่อผ่านตัวกรองนี้ตัวเหนี่ยวนำจะบล็อกส่วนประกอบ ac ที่มีอยู่ในสัญญาณเพื่อให้ได้ dc ที่บริสุทธิ์ นี่คือตัวกรองหลักง่ายๆ

ตัวกรองตัวเก็บประจุแบบปัด

เนื่องจากตัวเก็บประจุช่วยให้ ac ผ่านและบล็อก dc ตัวกรองที่เรียกว่า Shunt Capacitor Filter สามารถสร้างโดยใช้ตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบแบ่งดังแสดงในรูปต่อไปนี้

เอาต์พุตที่แก้ไขแล้วเมื่อผ่านตัวกรองนี้ส่วนประกอบ ac ที่มีอยู่ในสัญญาณจะต่อสายดินผ่านตัวเก็บประจุซึ่งทำให้ส่วนประกอบ ac ส่วนประกอบ dc ที่เหลืออยู่ในสัญญาณจะถูกรวบรวมที่เอาต์พุต

ประเภทตัวกรองที่กล่าวถึงข้างต้นสร้างขึ้นโดยใช้ตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุ ตอนนี้เรามาลองใช้ทั้งสองตัวเพื่อสร้างตัวกรองกันดีกว่า นี่คือตัวกรองแบบผสมผสาน

ตัวกรอง LC

สามารถสร้างวงจรกรองโดยใช้ทั้งตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ดีขึ้นซึ่งสามารถใช้ประสิทธิภาพของทั้งตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุได้ รูปด้านล่างแสดงแผนภาพวงจรของฟิลเตอร์ LC

เอาท์พุทที่แก้ไขแล้วเมื่อกำหนดให้กับวงจรนี้ตัวเหนี่ยวนำจะยอมให้ส่วนประกอบ dc ผ่านเข้าไปโดยปิดกั้นส่วนประกอบ ac ในสัญญาณ ตอนนี้จากสัญญาณนั้นส่วนประกอบ ac อีกสองสามชิ้นหากมีการต่อสายดินเพื่อให้เราได้เอาต์พุต dc ที่บริสุทธิ์

ตัวกรองนี้เรียกอีกอย่างว่าไฟล์ Choke Input Filterเมื่อสัญญาณอินพุตเข้าสู่ตัวเหนี่ยวนำก่อน ผลลัพธ์ของตัวกรองนี้ดีกว่าตัวกรองก่อนหน้านี้

Π-ตัวกรอง (ตัวกรอง Pi)

นี่คือวงจรกรองอีกประเภทหนึ่งที่นิยมใช้กันมาก มีตัวเก็บประจุที่อินพุตดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่า aCapacitor Input Filter. ที่นี่ตัวเก็บประจุสองตัวและตัวเหนี่ยวนำหนึ่งตัวเชื่อมต่อในรูปแบบของเครือข่ายรูปπ ตัวเก็บประจุแบบขนานจากนั้นตัวเหนี่ยวนำในอนุกรมตามด้วยตัวเก็บประจุอื่นแบบขนานทำให้วงจรนี้

หากจำเป็นคุณสามารถเพิ่มส่วนที่เหมือนกันหลาย ๆ ส่วนเข้าไปในส่วนนี้ได้ตามข้อกำหนด รูปด้านล่างแสดงวงจรสำหรับ $ \ pi $ filter(Pi-filter).

การทำงานของตัวกรอง Pi

ในวงจรนี้เรามีตัวเก็บประจุแบบขนานจากนั้นตัวเหนี่ยวนำเป็นอนุกรมตามด้วยตัวเก็บประจุอื่นแบบขนาน

  • Capacitor C1- ตัวเก็บประจุตัวกรองนี้มีค่ารีแอคแตนซ์สูงเป็นกระแสตรงและรีแอคแตนซ์ต่ำต่อสัญญาณ ac หลังจากต่อสายดินส่วนประกอบ ac ที่มีอยู่ในสัญญาณแล้วสัญญาณจะส่งผ่านไปยังตัวเหนี่ยวนำเพื่อทำการกรองต่อไป

  • Inductor L- นี่เหนี่ยวนำเสนอปฏิกิริยาต่ำส่วนประกอบ dc ในขณะที่การปิดกั้นส่วนประกอบ AC ถ้ามีการจัดการที่จะได้ผ่านไปผ่านตัวเก็บประจุ C 1

  • Capacitor C2 - ตอนนี้สัญญาณถูกทำให้เรียบขึ้นโดยใช้ตัวเก็บประจุนี้เพื่อให้ส่วนประกอบ ac ใด ๆ ที่มีอยู่ในสัญญาณซึ่งตัวเหนี่ยวนำล้มเหลวในการปิดกั้น

ดังนั้นเราจึงได้เอาต์พุต dc บริสุทธิ์ที่ต้องการที่โหลด