Kondensatorfilter

Et kondensatorfilter er en elektrisk krets dannet av assosiasjonen av en diode og en kondensator designet for å filtrere eller flate ut krusningen , noe som resulterer i et elektrisk likestrømssignal hvis spenning praktisk talt ikke varierer over tid. Kretsen er den samme som den som brukes i likeretter ved å legge til en kondensator, så det er halvbølge- og fullbølgelikerettere . ENERGI

Toppprinsipp

La oss forestille oss, for å forenkle analysen, at dioden er ideell, det vil si at den leder fremover forspent og ikke leder bakover forspent, og i utgangspunktet er kondensatoren uladet.


Anta at inngangsspenningen er sinusformet . Til å begynne med, siden denne er positiv, forspenner den dioden fremover og den leder, slik at spenningen på kondensatoren v o er lik inngangsspenningen (v o = v i ).

Når den maksimale spenningen (V M ) er nådd, har kondensatoren fullført ladningen og fra da av begynner inngangssignalet å avta. Når dette skjer, prøver kondensatoren å lades ut gjennom dioden, men siden polarisasjonen er reversert, leder den ikke; kondensatoren kan da ikke utlades, og etterlater en potensialforskjell v o = V M mellom dens terminaler, som vil opprettholdes permanent uavhengig av inngangsspenningen.

Kort sagt har den sinusformede inngangsspenningen, vekselstrøm, praktisk talt blitt likestrøm.

Hvis inngangssignalet av en eller annen grunn nådde et nytt maksimum V'M > VM , ville kondensatoren ganske enkelt lade opp til den spenningen, og etterlate en likestrøm med verdi V'M .

Halvbølgefilter

I en reell krets er formålet med konverteringen å drive en eller annen DC-enhet , så parallelt med kondensatoren vil det være en belastning representert av motstanden RL .

I dette tilfellet kan kondensatoren, fra maksimum av inngangsspenningen og med dioden i revers, utlades gjennom lasten.

Når kondensatoren utlades, synker inngangsspenningen til den når minimum og øker deretter; Åpenbart, når inngangen øker og kondensatorspenningen synker, kommer det et punkt hvor begge verdiene faller sammen, på hvilket tidspunkt dioden er forspent og kondensatoren begynner å lades opp til neste maksimale inngangsspenning.

Spenningen i lasten er nå ikke jevn eller konstant, slik den var i forrige tilfelle, men tilnærmet trekantet. I praksis er det viktig at spenningen er så jevn som mulig, for dette må produktet R L C være stort (høykapasitetskondensatorer); situasjon hvor de stigende og fallende benene til utgangsspenningen kan, med tilstrekkelig tilnærming, erstattes av rette linjer.

Kretsanalyse

Som vi vet ( Kirchhoffs lover ), blir intensiteten til strømmen som går gjennom dioden (i D ) når den leder, da fordelt mellom motstanden (i L ) og kondensatoren (i C ), det vil si:

Å være v i = V M sin (ωt) inngangsspenningen —ω = 2πf / f: frekvensen til vekselstrømmen— og vite at den sammenfaller med belastningen og kondensatoren (v o ) når dioden leder, strømmene at kryssmotstand og kondensator vil være henholdsvis:

Og derfor:

Når intensiteten i D blir null, slutter dioden å lede. Denne tilstanden manifesterer seg på tidspunkt t 2 slik at:

der det negative tegnet uttrykker at en slik tilstand oppstår når maksimal inngangsspenning (T/4) er overskredet. I praksis er forskjellen så liten at den kan neglisjeres og det kan antas at dioden begynner å lede når maksimal inngangsspenning er nådd.

Applikasjoner

Denne kretsen kan brukes i strømforsyninger for å transformere AC-spenningen fra inngangen til DC ved utgangen. Det er normalt en del av mer kompliserte strømkretser som strømomformere. I disse tilfellene må verdien på kondensatoren være høy.

Ved å justere verdien på kondensatoren slik at den har en større variasjonsmargin, kan denne kretsen brukes til demodulering av AM -signaler , resultatet er et signal som ligner på innhyllingen til det modulerte signalet. For denne applikasjonen er verdien på kondensatoren mye lavere enn i den forrige og avhenger av modulasjonsindeksen.