Hvordan redusere den likerettede spenningsrippelen

Spenningen mottatt av likeretterne er ikke konstant, men pulserende. Den består av konstante og variable komponenter. Jo større den variable komponenten er i forhold til konstanten, desto større er forstyrrelsen og desto dårligere er kvaliteten på den likerettede spenningen.

Den variable komponenten er dannet av harmoniske. De harmoniske frekvensene er definert av likheten

f (n) =kmf,

hvor k er det harmoniske tallet, k = 1, 2, 3,..., m er antall pulser til den likerettede spenningen, f er frekvensen til nettspenningen.

Kvaliteten på den likerettede spenningsrippelkoeffisienten p blir evaluert, som avhenger av gjennomsnittsverdien av den likerettede spenningen og amplituden til den grunnleggende harmoniske i lasten.

Rekkefølgen av de harmoniske komponentene n = km inneholdt i den likerettede spenningskurven avhenger bare av antall pulser og avhenger ikke av den spesifikke likeretterkretser... Overtonene til de laveste tallene har høyest amplitude.

Den effektive spenningsverdien til den harmoniske komponenten av størrelsesorden n avhenger av gjennomsnittsverdien av den likerettede spenningen Ud til en ideell uregulert likeretter:

I virkelige kretser skjer strømovergangen fra en diode til en annen innenfor en viss begrenset tidsperiode, målt i brøker periode med vekslende spenning og kalt en svitsjingsvinkel... Tilstedeværelsen av svitsjevinkler øker amplituden til harmoniske kraftig. Som et resultat får du rettet bølgespenning.

AC-komponenten til den likerettede spenningen, bestående av lav- og høyfrekvente harmoniske, skaper en AC-strøm i lasten som forstyrrer andre elektroniske enheter.

For å redusere krusningen av den likerettede spenningen mellom utgangsklemmene til likeretteren og lasten inkluderer et utjevningsfilter, som reduserer krusningen til den likerettede spenningen betydelig ved å undertrykke harmoniske.

Hovedelementene i utjevningsfiltre er induktorer (gasser) og kondensatorer, og ved lav effekt og transistorer.

Driften av passive filtre (uten transistorer og andre forsterkere) er basert på frekvensavhengigheten til motstandsverdien til de reaktive elementene (induktor og kondensator). Induktormotstand Xl og kondensator X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,

hvor f er frekvensen til strømmen som flyter gjennom det reaktive elementet, L er induktansen til struperen, C er kapasitansen til kondensatoren.

Fra formlene for motstanden til de reaktive elementene følger det at med en økning i frekvensen til strømmen, vil motstanden til spolen induktans (choke) øker og kondensatoren synker. For likestrøm er motstanden til kondensatoren uendelig og induktoren er null.

Denne funksjonen lar induktoren fritt passere DC-komponenten til den likerettede strømmen og forsinkelsesharmoniske.Dessuten, jo høyere harmonisk tall (jo høyere frekvens), jo mer effektivt bremser den ned. Tvert imot blokkerer kondensatoren fullstendig DC-komponenten til strømmen og passerer harmoniske.

Hovedparameteren som karakteriserer effektiviteten til filteret er utjevningskoeffisienten (filtrering).

q = p1 / p2,

der p1 er krusningsfaktoren til likeretterutgangen i en krets uten filter, er p2 krusningsfaktoren til filterutgangen.

I praksis brukes passive L-formede, U-formede og resonansfiltre. De mest brukte er L-formede og U-formede, diagrammene som er vist i figur 1

Figur 1. Skjematisk utjevning av L-formede (a) og U-formede (b) filtre for å redusere likerettede spenningsrippel

De innledende dataene for beregning av induktansen til filterdrosselen L og kapasitansen til filterkondensatoren C er krusningsfaktoren til likeretteren, kretsvarianten og den nødvendige krusningsfaktoren til filterutgangen.

Beregningen av filterparametrene begynner med bestemmelsen av utjevningskoeffisienten. Deretter må du tilfeldig velge filterkretsen og kapasitansen til kondensatoren i den. Kapasitansen til filterkondensatoren velges fra kapasitansområdet gitt nedenfor.

I praksis brukes kondensatorer med følgende kapasiteter: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Det anbefales å bruke mindre kapasitansverdier av denne serien ved høye driftsspenninger og store kapasitanser ved lave spenninger.

Drosselinduktansen i den L-formede filterkretsen kan bestemmes fra det omtrentlige uttrykket

for et U-formet opplegg -

I formlene er kapasitansen erstattet i mikrofarader, og resultatet oppnås i henries.

Spenningsutjevnt Ripple Spenningsfiltrering