Kuinka vähentää tasasuunnattua jännitteen aaltoilua

Tasasuuntaajien vastaanottama jännite ei ole vakio, vaan sykkivä. Se koostuu vakio- ja muuttuvista komponenteista. Mitä suurempi muuttuva komponentti suhteessa vakioon, sitä suurempi on häiriö ja sitä huonompi tasasuunnatun jännitteen laatu.

Muuttuva komponentti muodostuu harmonisista. Harmoniset taajuudet määritellään tasa-arvolla

f (n) =kmf,

missä k on harmoninen luku, k = 1, 2, 3,…, m on tasasuuntaisen jännitteen pulssien lukumäärä, f on verkkojännitteen taajuus.

Arvioidaan tasasuunnatun jännitteen aaltoilukertoimen p laatu, joka riippuu tasasuunnatun jännitteen keskiarvosta ja kuorman perusharmonisen amplitudista.

Tasasuunnatun jännitekäyrän harmonisten komponenttien järjestys n = km riippuu vain pulssien lukumäärästä, eikä se riipu erityisestä tasasuuntaajan piirit... Pienimpien lukujen harmonisilla on suurin amplitudi.

Suuruusluokkaa n olevan harmonisen komponentin tehollinen jännitearvo riippuu ihanteellisen säätelemättömän tasasuuntaajan tasasuuntautuneen jännitteen Ud keskiarvosta:

Reaalipiireissä virran siirtyminen yhdestä diodista toiseen tapahtuu tietyn rajallisen ajanjakson sisällä, mitattuna murto-osina vaihtelevan jännityksen aika ja sitä kutsutaan kytkentäkulmaksi... Kytkentäkulmien läsnäolo lisää suuresti harmonisten amplitudia. Seurauksena kasvat tasasuuntautuneen aallon jännitystä.

Tasasuunnatun jännitteen AC-komponentti, joka koostuu matala- ja korkeataajuisista harmonisista, muodostaa kuormaan vaihtovirtaa, joka häiritsee muita elektronisia laitteita.

Tasasuunnatun jännitteen aaltoilun vähentämiseksi tasasuuntaajan lähtöliitäntöjen ja kuorman välillä on tasoitussuodatin, joka vähentää merkittävästi tasasuuntaisen jännitteen aaltoilua vaimentamalla yliaaltoja.

Tasoitussuodattimien pääelementit ovat induktorit (kaasut) ja kondensaattorit, ja pienillä tehoilla ja transistoreilla.

Passiivisten suodattimien (ilman transistoreja ja muita vahvistimia) toiminta perustuu reaktiivisten elementtien (kelan ja kondensaattorin) resistanssiarvon taajuusriippuvuuteen. Kelan resistanssi Xl ja kondensaattori X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,

missä f on reaktiivisen elementin läpi kulkevan virran taajuus, L on kuristimen induktanssi, C on kondensaattorin kapasitanssi.

Reaktiivisten elementtien resistanssin kaavoista seuraa, että virran taajuuden kasvaessa kelan vastus induktanssi (kuristin) kasvaa ja kondensaattori laskee. Tasavirralla kondensaattorin resistanssi on ääretön ja induktori on nolla.

Tämä ominaisuus sallii kelan vapaasti ohittaa tasasuuntaisen virran tasavirtakomponentin ja viiveen yliaaltoja.Lisäksi mitä suurempi harmoninen luku on (mitä suurempi sen taajuus), sitä tehokkaammin se hidastaa. Päinvastoin, kondensaattori estää täysin virran tasavirtakomponentin ja ohittaa harmoniset.

Pääparametri, joka kuvaa suodattimen tehokkuutta, on tasoituskerroin (suodatus).

q = p1 / p2,

missä p1 on tasasuuntaajan lähdön aaltoilukerroin piirissä ilman suodatinta, p2 on suodattimen lähdön aaltoilutekijä.

Käytännössä käytetään passiivisia L-, U- ja resonanssisuodattimia. Yleisimmin käytetyt ovat L- ja U-muotoiset, joiden kaaviot on esitetty kuvassa 1

Kuva 1. Kaavio passiivisesti tasoitettavista L-muotoisista (a) ja U-muotoisista (b) suodattimista tasasuuntaisen jännitteen aaltoilun vähentämiseksi

Suodatinkuristimen L induktanssin ja suodatinkondensaattorin C kapasitanssin laskemisen lähtötiedot ovat tasasuuntaajan, piiriversion aaltoilukerroin ja suodattimen lähdön vaadittu aaltoilutekijä.

Suodatinparametrien laskenta alkaa tasoituskertoimen määrittämisellä. Sitten sinun on valittava satunnaisesti suodatinpiiri ja siinä olevan kondensaattorin kapasitanssi. Suodatinkondensaattorin kapasitanssi valitaan alla annetulta kapasitanssialueelta.

Käytännössä käytetään kondensaattoreita, joiden kapasiteetit ovat seuraavat: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. On suositeltavaa käyttää tämän sarjan pienempiä kapasitanssiarvoja korkeilla käyttöjännitteillä ja suuria kapasitanssiarvoja matalilla jännitteillä.

Kuristimen induktanssi L-muotoisessa suodatinpiirissä voidaan määrittää likimääräisestä lausekkeesta

U-muotoiseen malliin -

Kaavoissa kapasitanssi korvataan mikrofaradeilla, ja tulos saadaan henryillä.

Jännite Rectified Ripple Voltage Suodatus