Емкостной фильтр

Рассмотрим принцип работы простейшего емкостного фильтра, сглаживающего пульсации однополупериодного выпрямителя (рис.13.7а).

     Собственно выпрямитель (диод Д и сопротивление RH) формирует пульсации напряжения с периодом Т и амплитудным значением Um (пунктир на рис.13.7б).
     Так как сопротивление емкости переменному току значительно меньше сопротивления нагрузки , то прямой ток диода на интервале пульсации протекает через конденсатор Сф, заряжая его до напряжения, близкого к Um. При уменьшении напряжения пульсации диод закрывается. Его сопротивление становится значительно больше RH. Поэтому емкость Сф начинает разряжаться через RH, а напряжение на ее обкладках уменьшается по экспоненциальному закону
,
где  - постоянная фильтра. В конце периода пульсаций, когда t =T
.
     Очевидно, что чем больше tф, тем меньше напряжение UCф(Т) будет отличаться от амплитудного - Um.  Реальные  фильтры имеют  . При этом уменьшение выходного напряжения 2DU за время одного периода равно разности
.
При малом значении показателя экспоненты разность
,
поэтому
.
Теперь среднее значение выпрямленного напряжения определим как разность  т.е.
                               .                              (13.14)
     Таким образом, рис. 13.7б и полученные выражения показывают, что величина пульсаций выпрямленного напряжения уменьшилась до значения 2DU. Частота пульсаций осталась прежней . Поэтому огибающая выходного напряжения теперь совпадает максимумами с первой гармоникой пульсаций. Значит . Поэтому коэффициент пульсаций
                     .                                (13.15)
Легко видеть, что подбором Сф можно обеспечить требуемое значение коэффициента пульсаций, а значит и качество выпрямленного напряжения. В заключение отметим, что емкостной сглаживающий фильтр эффективен в сочетании с высокоомной нагрузкой RH. При низкоомной  нагрузке необходимо применять комбинированные фильтры.