Hur man minskar den likriktade spänningsrippeln

Spänningen som tas emot av likriktarna är inte konstant, utan pulserande. Den består av konstanta och variabla komponenter. Ju större den variabla komponenten med avseende på konstanten, desto större störning och desto sämre kvalitet på den likriktade spänningen.

Den variabla komponenten bildas av övertoner. De harmoniska frekvenserna definieras av likheten

f (n) =kmf,

där k är övertonstalet, k = 1, 2, 3,..., m är antalet pulser för den likriktade spänningen, f är nätspänningens frekvens.

Kvaliteten på den likriktade rippelkoefficienten p utvärderas, vilket beror på medelvärdet för den likriktade spänningen och amplituden för den grundläggande övertonen i lasten.

Ordningen för de övertonskomponenter n = km som ingår i den likriktade spänningskurvan beror endast på antalet pulser och beror inte på den specifika likriktarkretsar... Övertonerna i de lägsta talen har den högsta amplituden.

Det effektiva spänningsvärdet för den harmoniska komponenten i storleksordningen n beror på medelvärdet av den likriktade spänningen Ud för en idealisk oreglerad likriktare:

I verkliga kretsar sker strömövergången från en diod till en annan inom en viss begränsad tidsperiod, mätt i bråkdelar period av omväxlande spänning och kallas en omkopplingsvinkel... Närvaron av omkopplingsvinklar ökar kraftigt amplituden av övertoner. Som ett resultat växer du upphetsad vågspänning.

AC-komponenten i den likriktade spänningen, som består av låg- och högfrekventa övertoner, skapar en växelström i lasten som stör andra elektroniska enheter.

För att minska rippeln av den likriktade spänningen mellan utgångsterminalerna på likriktaren och lasten inkluderar ett utjämningsfilter, som avsevärt minskar rippeln av den likriktade spänningen genom att undertrycka övertoner.

Huvudelementen i utjämningsfilter är induktorer (gasreglage) och kondensatorer, och vid låga effekter och transistorer.

Driften av passiva filter (utan transistorer och andra förstärkare) är baserad på frekvensberoendet av resistansvärdet för de reaktiva elementen (induktor och kondensator). Induktorresistans Xl och kondensator X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,

där f är frekvensen för strömmen som flyter genom det reaktiva elementet, L är induktansen för choken, C är kapacitansen för kondensatorn.

Av formlerna för resistansen hos de reaktiva elementen följer att med en ökning av strömfrekvensen, spolens resistans induktans (choke) ökar och kondensatorn minskar. För likström är kondensatorns resistans oändlig och induktorn noll.

Denna funktion tillåter induktorn att fritt passera DC-komponenten i den likriktade strömmen och fördröjningsövertonerna.Ju högre övertonstalet är (ju högre dess frekvens), desto mer effektivt saktar den ner. Tvärtom blockerar kondensatorn helt DC-komponenten av strömmen och passerar övertoner.

Huvudparametern som kännetecknar filtrets effektivitet är utjämningskoefficienten (filtrering).

q = p1 / p2,

där p1 är rippelfaktorn för likriktarutgången i en krets utan filter, är p2 rippelfaktorn för filtrets utgång.

I praktiken används passiva L-formade, U-formade och resonansfilter. De mest använda är L-formade och U-formade, vars diagram visas i figur 1

Figur 1. Schema för passiv utjämning av L-formade (a) och U-formade (b) filter för att minska likriktad spänningsrippel

Initialdata för beräkning av induktansen för filterdrosseln L och kapacitansen för filterkondensatorn C är rippelfaktorn för likriktaren, kretsvarianten och den erforderliga rippelfaktorn för filterutgången.

Beräkningen av filterparametrarna börjar med bestämning av utjämningskoefficienten. Sedan måste du slumpmässigt välja filterkretsen och kapacitansen för kondensatorn i den. Kapacitansen för filterkondensatorn väljs från kapacitansområdet som anges nedan.

I praktiken används kondensatorer med följande kapacitet: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Det rekommenderas att använda mindre kapacitansvärden av denna serie vid höga driftsspänningar och stora kapacitanser vid låga spänningar.

Drosselinduktansen i den L-formade filterkretsen kan bestämmas från det ungefärliga uttrycket

för ett U-format schema —

I formlerna ersätts kapacitansen i mikrofarader, och resultatet erhålls i henries.

Spänningslikriktad Ripple Spänningsfiltrering