Silufilter

Silufilter on elektroonikalülitus, mis vähendab alaldist saadava elektripinge pulsatsiooni ehk lainjust, s.o pinge perioodilist lainetaolist muutumist. Võrgupinge täisperioodalaldamise korral toimub see muutumine kahekordse võrgupinge sagedusega (100 Hz). Impulsstoitelülituse alaldis ulatub pulseerimissagedus kümnetesse või sadadesse kilohertsidesse. Ilma filtrita alaldi väljundpinge pulsatsioon on nii suur, et pinge langeb nullini, mis põhjustab paljude toidetavate seadmete töös tõsiseid häireid. Seepärast ühendataksegi alaldi väljundi ja koormuse vahele silufilter, mis vähendab alaldi väljundpinge pulsatsiooni mõne protsendi suurusjärku. Näiteks raadio- ja helivõimendusseadmeis avaldub toitepinge pulsatsioon nn võrgumürana. Pinge lainjustegur k p u l = U m U 0 , {\displaystyle k_{pul}={\frac {U_{m}}{U_{0}}},} kus U m {\displaystyle U_{m}} ‒ alaldatud pinge 1. harmoonilise amplituudväärtus; U 0 {\displaystyle U_{0}} ‒ alaldatud pinge keskväärtus. Sageli näidatakse lainjuse määra pulsatsioonipinge väärtusena (väljundpinge kõikumise ulatusena): Δ U = U 0 k p u l . {\displaystyle \Delta {}U=U_{0}k_{pul}.} Filtri silutegur on sisendpinge lainjusteguri ja väljundpinge lainjusteguri suhe: q = k p u l s k p u l v . {\displaystyle q={\frac {k_{pul\,s}}{k_{pul\,v}}}.} Lihtsaim filter on kondensaator, mida kasutataksegi impulsstoitelülitustes. Võrgusagedusel töötava alaldi korral võib ka suure mahtuvusega kondensaatori silutoime jääda ebapiisavaks ja siis tuleb kasutada LC-filtrit, mis koosneb kondensaatoritest ja paispoolist. Silufiltri pulsatsiooni vähendav efekt põhineb kondensaatori ja paispooli energiasalvestusvõimel. Kondensaator salvestab energiat, s.t laadub elektrivooluga pulseeriva pinge tõusmise ajavahemikel, ja toidab salvestatud energiaga tarbijat ajavahemikel, mil toiteping alaneb. Mida suurem on kondensaatori mahtuvus, seda rohkem ta mahutab energiat ja vastavalt seda vähem pinge alaneb. Näiteks elektrivõrgu 50-hertsise vahelduvpinge periood kestab 1/50 = 0,02 sekundit ja poolperiood ∆t = 0,01 s. Et pinge koormusel, mis tarbib voolu I = 0,1 A, ei langeks selle ajavahemiku kestel rohkem kui ∆U = 0,05 V võrra, tuleb kasutada kondensaatorit mahtuvusega C ≈ I ⋅ Δ t Δ U = 0 , 1 ⋅ 0 , 01 0 , 05 = 0 , 02 f a r a d i t = 20 000 m i k r o f a r a d i t ; {\displaystyle C\approx I\cdot {\Delta {}t \over \Delta {}U}=0,1\cdot {0,01 \over 0,05}=0,02\,\mathrm {faradit} =20\,000\,\mathrm {mikrofaradit} ;} seega osutub mahtuvus ebareaalselt suureks, nii et tuleks kasutada LC-filtrit. Et täita samu lähtetingimusi impulsstoiteallikas, mille hakkimissagedus on 50 kHz, seega ∆t 1000 korda väiksem, piisab mahtuvusest 20 µF. Valemist nähtub, et mida suurem on alaldist tarbitav vool (vastavalt mida väiksem on koormustakistus), seda suurem peab olema kondensaatori mahtuvus etteantud lainjuse tagamiseks. Aktiivse silumisfiltrit kasutades saab oluliselt vähendada väljundpinge pulsatsiooni, sest aktiivfiltri silumistegur ei sõltu otseselt koormusvoolust. Primaarse silumiskondensaatori mahtuvuse valikut aktiivse silumisfiltri kasutamine väga oluliselt ei mõjuta, sest pinge sellel ei tohi hetkekski langeda alla aktiivse silumisfiltri väljundpinge keskmist väärtust. Silufilter vähendab küll alaldi väljundpinge pulsatsiooni, kuid ei taga selle pinge stabiilsust. Kui on tarvilik, et toitepinge püsiks etteantud piires ka muutuva koormustakistuse korral, ühendatakse silukondensaatori järele pingestabilisaator; see vähendab ühtlasi tõhusalt pinge lainjust. Sellega kaasneb aga energiakadu, mis on mõnevõrra suurem kui aktiivse silumisfiltri korral.. Signaali detektorites peab silumisfilter summutama kandevsageduse ja tema harmoonikud, kuid läbi laskma signaali tema muutumise ajalises dünaamikas (näiteks helisagedussignaali puhul soovitud helisageduste alas). Voltmeetrite mõõtedetektorites võib silumisfiltril madalamate sageduste puhul olla oluline osa mõõtevigade kujunemisel. Alaldi Impulsstoiteallikas Silufiltrid