Название: Вторичные источники питания - методические указания (В. Н. Рогов)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1287

Лабораторная работа №3 «транзисторные сглаживающие фильтры»

Цель работы:

−          Исследование работы транзисторных сглаживающих фильтров.

Сведения из теории:

Уменьшить массогабаритные показатели можно, используя транзистор-

ные СФ, вместо громоздких LC-фильтров. Но выигрыш транзисторных фильт- ров компенсируется меньшим КПД. Рассмотрим типичные схемы транзистор- ных фильтров.

На рисунке 4.1 представлена схема наиболее простого транзисторного фильтра.

На коллектор транзистора VT поступает на-

пряжение с выпрямителя с большой амплитудой пульсаций.  Цепь  базы  питается  через  интегри-

рующую  цепь  RC.  Данная  цепочка  сглаживает

пульсации на базе транзистора. В принципе, эту цепь можно представить, как RC-фильтр. Чем больше постоянная времени τ = RC, тем меньше пульсации напряжения на базе транзистора. А по-

Рис. 4.1.  Простейший транзисторный фильтр

скольку транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, то на выходе напряжение будет повторять напряжение на базе, т. е. пульсации будут столь же малыми, как и на базе. Емкость конденсатора С может быть в несколько раз меньше (примерно в h21э раз), чем в LC-фильтре, поскольку базовый ток на- много меньше выходного тока фильтра, т. е. коллекторного тока транзистора. Основное достоинство схемы - простота.

Недостатки:

1.  Противоречивые требования к сопротивлению резистора R – для умень- шения пульсаций следует увеличивать сопротивление, для повышения КПД – уменьшать.

2.  Сильная зависимость параметров от температуры, тока нагрузки, коэф- фициента передачи тока базы транзистора (h21э). Обычно резистор подбирают экспериментально.

Рис. 4.2.  Схема транзисторного СФ

с внешним питанием

Рис. 4.3. Фильтр с делителем напряжения

Несколько иная схема, приведенная на рисунке 4.2. В такой схеме цепь базы транзистора запитывается от отдельного источника с напряжением, боль- ше входного. Схема обладает меньшими пульсациями.

Поскольку база питается от отдельного источника, сопротивление рези-

стора можно увеличить и, следовательно, уменьшить пульсации выходного на-

пряжения. Мощность, выделяемая на резисторе R, мала, так как ток базы мал. Тем не менее, этой схеме присущи те же недостатки, что и предыдущей. Кроме того, в таком фильтре транзистор может войти в насыщение, и все пульсации с входа фильтра без ограничений будут передаваться на выход. В этот режим транзистор   войдет,   когда    напряжение   на    базе    превысит   напряжение на коллекторе.

Рис. 4.4. Транзисторный сглаживающий фильтр

На рисунке 4.3           приведена      схема тран-

зисторного СФ, лишенная             вышеуказан- ных недостатков. Ток через делитель R1R2 выбирается большим в 5–10 раз, по сравнению с током, ответвляющимся в базу. Поэтому вы- ходное напряжение фильтра определяется распределением входного напряжения на де- лителе. Недостатки фильтра – меньший КПД по сравнению с предыдущими схемами. К то- му же необходимо увеличивать емкость кон- денсатора С1 для получения приемлемых пульсаций.

В завершение практическая схема тран-

зисторного сглаживающего фильтра, по КПД и пульсациям близкого              к LC-фильтрам, но превосходящего их по массогабаритным показателям. Схема приведена на рисунке 4.4.

На коллектор транзистора VT1 поступает входное напряжение с больши-

ми пульсациями, на базу через резистор R1 напряжение от отдельного источни- ка, по значению больше входного. Конденсатор С1 заряжается до тех пор, пока напряжение на нем не станет больше входного на величину прямого напряже- ния на диоде VD1,  т. е. Uпр.VD1.Конденсатор С1 начинает разряжаться через отпертый диод VD1, транзистор VT1 и нагрузку. Разряжаться конденсатор бу- дет, пока входное напряжение вновь не станет увеличиваться. Диоды VD2, VD3 смещают уровень постоянной составляющей. Кроме того, диод VD2 выполняет функции ключа в пиковом детекторе VD2C2. Поскольку ток базы довольно мал и конденсатор разряжается только через цепь базы, то пульсации на нем будут меньше, чем на С1. Следовательно, и на выходе пульсации будут незначитель- ны. В качестве транзистора используется КТ827А. Можно заменить его на со- ставной из КТ815 и КТ819. При входном напряжении 14 – 15 В с уровнем пуль- саций 2,5 – 3 В и напряжении на базе 18 – 20 В при токе нагрузки 2 А выходное напряжение 12,5 В с уровнем пульсаций 40 мВ.