Filtres anti-aliasing et stabilisateurs de tension

Les filtres de lissage sont conçus pour réduire l'ondulation de tension redressée. Le lissage d'ondulation est évalué par le facteur de lissage q.

Les principaux éléments des filtres de lissage sont les condensateurs, inducteurs et des transistors dont la résistance est différente pour les courants continus et alternatifs.

Selon le type d'élément filtrant, une distinction est faite entre les filtres capacitifs, inductifs et électroniques. Selon le nombre de liens de filtrage, les filtres sont divisés en mono-lien et multi-lien.

Un filtre capacitif est un condensateur de grande capacité connecté en parallèle avec la résistance de charge Rn. Un condensateur a une résistance élevée en courant continu et une faible résistance en courant alternatif. Considérons le fonctionnement du filtre sur l'exemple d'un circuit redresseur demi-onde (Fig. 1, a).

Figure 1-Redresseur monophasé demi-onde avec filtre capacitif : a) circuit b) chronogrammes de fonctionnement

Lorsqu'une demi-onde positive circule dans l'intervalle de temps t0 - t1 (Fig. 2.63, b), le courant de charge (courant de diode) et le courant de charge du condensateur circulent.Le condensateur est chargé et au temps t1 la tension dans le condensateur dépasse la chute de tension de l'enroulement secondaire - la diode se ferme et dans l'intervalle de temps t1 - t2 le courant dans la charge est fourni par la décharge du condensateur. Che. le courant dans la charge circule constamment, ce qui réduit considérablement l'ondulation de la tension redressée.

Plus la capacité du condensateur Cf est grande, plus l'excitation est faible. Ceci est déterminé par le temps de décharge du condensateur - la constante de temps de décharge τ = СfRн. A τ > 10, le coefficient de lissage est déterminé par la formule q = 2π fc m Cf Rn, où fc est la fréquence du réseau, m est le nombre de demi-périodes de la tension redressée.

Il est recommandé d'utiliser un filtre capacitif avec une résistance de charge HR à haute résistance aux faibles puissances de charge.

Filtre inductif (starter) est connecté en série avec Rn (Fig. 3, a). L'inductance a une faible résistance CC et une résistance CA élevée. Le lissage d'ondulation est basé sur le phénomène d'auto-induction, qui empêche initialement le courant d'augmenter, puis le soutient avec sa diminution (Fig. 2, b).

Figure 2-Redresseur monophasé demi-onde avec filtre inductif: a) circuit, b) chronogrammes de fonctionnement

Les filtres inductifs sont utilisés dans les redresseurs de moyenne et haute puissance, c'est-à-dire dans les redresseurs fonctionnant avec des courants de charge importants.

Le coefficient de lissage est déterminé par la formule : q = 2π fs m Lf / Rn

Le fonctionnement du filtre capacitif et inductif est basé sur le fait que pendant le passage du courant consommé par le réseau, le condensateur et l'inductance stockent de l'énergie, et lorsqu'il n'y a pas de courant du réseau, ou qu'il diminue, les éléments donnent un arrêt de l'énergie stockée, maintenant le courant (la tension) dans la charge.

Les filtres multi-jonctions utilisent les propriétés de lissage des condensateurs et des inductances. Dans les redresseurs de faible puissance, où la résistance de la résistance de charge est de plusieurs kOhm, au lieu de la self Lf, la résistance Rf est incluse, ce qui réduit considérablement la masse et les dimensions du filtre.

La figure 3 montre les types de filtres en échelle LC et RC.

Figure 3-Filtres multi-jonctions : a) LC en forme de L, b) LC en forme de U, c) Filtre RC

Les stabilisateurs sont conçus pour stabiliser une tension constante (courant) de la charge lors des fluctuations de la tension du secteur et des variations du courant consommé par la charge.

Les stabilisateurs sont divisés en stabilisateurs de tension et de courant, ainsi qu'en stabilisateurs paramétriques et de compensation. La stabilité de la tension de sortie est évaluée par le facteur de stabilisation Kst.

Stabilisateur paramétrique basé sur l'utilisation d'un élément à caractéristique non linéaire - une diode zener à semi-conducteur.La tension de la diode zener est presque constante avec un changement significatif du courant inverse à travers l'appareil.

Le circuit stabilisateur paramétrique est illustré à la figure 4. La tension d'entrée UBX est répartie entre la résistance de limitation Rlim et la diode Zener connectée en parallèle VD et la résistance de charge Rn.

Figure 4 — Stabilisateur paramétrique

Au fur et à mesure que la tension d'entrée augmente, le courant traversant la diode Zener augmentera, ce qui signifie que le courant traversant la résistance de limitation augmentera et qu'une chute de tension plus importante se produira à travers elle, et la tension de charge restera inchangée.

Le stabilisateur paramétrique a un Kst de l'ordre de 20-50. Les inconvénients de ce type de stabilisateurs sont de faibles courants de stabilisation et un faible rendement.

Les stabilisateurs paramétriques sont utilisés comme sources de tension auxiliaires, ainsi que lorsque le courant de charge est faible - pas plus de centaines de milliampères.

Un stabilisateur de compensation utilise la résistance variable du transistor comme résistance de limitation. Lorsque la tension d'entrée augmente, la résistance du transistor augmente également, de manière correspondante, lorsque la tension diminue, la résistance diminue. Dans ce cas, la tension dans la charge reste inchangée.

Le circuit stabilisateur des transistors est représenté sur la figure 5. Le principe de régulation de la tension de sortie URn repose sur une modification de la conductivité du transistor de régulation VT1.

Figure 5 — Schéma du régulateur de tension de compensation

Un circuit de comparaison de tension et un amplificateur CC sont montés sur le transistor VT2. Le circuit de mesure R3, R4, R5 est inclus dans son circuit de base et la source de tension de référence R1VD est incluse dans le circuit émetteur.

Par exemple, à mesure que la tension d'entrée augmente, la sortie augmentera également, ce qui entraînera une augmentation de la tension à la base du transistor VT2, tandis qu'en même temps le potentiel de l'émetteur VT2 restera le même.Cela conduira à une augmentation du courant de base, et donc du courant de collecteur du transistor VT2 - le potentiel de base du transistor VT1 diminuera, le transistor se fermera et une chute de tension plus importante se produira dessus, et la tension de sortie sera restent inchangés.

Aujourd'hui, les stabilisateurs sont produits sous forme de circuits intégrés. Un schéma typique d'activation d'un stabilisateur intégré est illustré à la figure 6.

Figure 6 — Schéma typique d'activation d'un stabilisateur de tension intégré

Désignation des sorties du microcircuit stabilisateur : « IN » — entrée, « OUT » — sortie, « GND » — commun (boîtier). Si le stabilisateur est réglable, alors il y a une sortie «ADJ» — réglage.

Le choix du stabilisateur est basé sur la valeur de la tension de sortie, le courant de charge maximal et la plage de variation de la tension d'entrée.