Čo je to zvlnenie prúdu v napájacích zdrojoch

Príspevok vysvetľuje, čo je zvlnenie prúdu v obvodoch napájania, čo ho spôsobuje a ako ho možno znížiť alebo eliminovať pomocou vyhladzovacieho kondenzátora.

Čo je zvlnenie v obvodoch napájania

Vo všetkých zdrojoch striedavého prúdu na jednosmerný prúd sa jednosmerný výstup získava usmernením vstupného napájacieho napätia striedavého prúdu a filtráciou cez vyhladzovací kondenzátor.

Aj keď proces čistí striedavý prúd takmer na čistý jednosmerný prúd, v obsahu jednosmerného prúdu vždy zostáva malý obsah nežiaduceho zvyškového striedavého prúdu a toto nežiaduce rušenie v jednosmernom prúde sa nazýva zvlnenie prúdu alebo zvlnenie napätia.

Tento zvyšný nežiaduci obsah striedavého prúdu v DC je väčšinou spôsobený neadekvátnou filtráciou alebo potlačením usmerneného DC, alebo niekedy kvôli iným zložitým javom, ako sú spätnoväzbové signály z indukčných alebo kapacitných záťaží spojených so zdrojom energie, alebo tiež môžu byť z vysokofrekvenčného signálu. spracovateľské jednotky.

Vyššie uvedený faktor zvyškového zvlnenia ( c ) je technicky definovaný ako pomer efektívnej odmocniny (RMS) veľkosti skutočného zvlnenia napätia k absolútnemu množstvu zavedenému do jednosmerného prúdu na výstupe napájacieho zdroja a zvyčajne je vyjadrený v percentách.

Vyjadrujúci faktor zvlnenia

Existuje tiež alternatívna metóda vyjadrenia faktora zvlnenia, a to prostredníctvom hodnoty špičkového napätia. A táto metóda sa javí ako oveľa ľahšie vyjadriteľná a merateľná pomocou osciloskopu a dá sa oveľa ľahšie vyhodnotiť pomocou dostupného vzorca.

Predtým, ako pochopíme vzorec na hodnotenie obsahu zvlnenia v DC, bolo by najskôr dôležité pochopiť proces premeny striedavého prúdu na jednosmerný pomocou usmerňovacích diód a kondenzátorov.

Normálne sa na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd s plnou vlnou používa mostíkový usmerňovač, ktorý sa skladá zo štyroch diód.

Avšak aj po usmernení môže mať výsledný DC obrovské zvlnenie kvôli veľkému špičkovému napätiu (hlboké údolie), ktoré v DC stále pretrváva. Je to preto, lebo funkcia usmerňovača je obmedzená iba na prevod negatívnych cyklov striedavého prúdu na pozitívne cykly, ako je uvedené nižšie.

Diagram znázorňujúci Ripple Valley

Trvalé hlboké údolia medzi každým usmerneným pol cyklom zavádzajú maximálne zvlnenie, ktoré je možné zvládnuť iba pridaním filtračného kondenzátora na výstup z mostíkového usmerňovača.

Toto veľké špičkové napätie medzi dolinami a špičkovými cyklami sa vyhladzuje alebo kompenzuje pomocou filtračných kondenzátorov alebo vyhladzovacích kondenzátorov na výstupe z mostíkového usmerňovača.

Ako funguje funkcia kondenzátora filtra

Tento vyhladzovací kondenzátor sa nazýva aj rezervoárový kondenzátor, pretože funguje ako zásobná nádrž a akumuluje energiu počas špičkových cyklov usmerneného napätia.

Filtračný kondenzátor ukladá špičkové napätie a prúd počas usmerňovaných špičkových cyklov, súčasne záťaž tiež prijíma špičkový výkon počas týchto cyklov, avšak počas zostupných hrán týchto cyklov alebo v dolinách kondenzátor okamžite nakopne naspäť uloženú energiu do zaťaženie zabezpečujúce kompenzáciu záťaže a zaťaženie môže dostávať pomerne konzistentný jednosmerný prúd so zníženým zvlnením medzi špičkami v porovnaní so skutočným zvlnením bez kondenzátora.

Cyklus pokračuje, pretože kondenzátor sa v procese nabíja a vybíja v snahe minimalizovať rozdiel skutočného obsahu zvlnenia špička-špička pre pripojenú záťaž.

Účinnosť vyhladzovania závisí od zaťažovacieho prúdu

Vyššie uvedená vyhladzovacia účinnosť kondenzátora veľmi závisí od zaťažovacieho prúdu, pretože to zvyšuje vyhladzovaciu schopnosť kondenzátora proporcionálne klesá, a to je dôvod, prečo väčšie zaťaženie vyžaduje väčší vyhladzovací kondenzátor v napájacích zdrojoch.

Vyššie uvedená diskusia vysvetľuje, čo je zvlnenie jednosmerného napájacieho zdroja a ako sa dá znížiť vložením vyhladzovacieho kondenzátora za usmerňovací mostík.

V nasledujúcom článku sa dozvieme, ako vypočítať zvlnenie prúdu alebo jednoduchý rozdiel medzi špičkami obsahu DC prostredníctvom asociácie vyhladzovacieho kondenzátora.

Inými slovami sa naučíme ako vypočítať správnu alebo optimálnu hodnotu kondenzátora takže zvlnenie jednosmerného napájacieho zdroja je znížené na minimálnu úroveň.