Come ridurre il ripple di tensione rettificato
La tensione ricevuta dai raddrizzatori non è costante, ma pulsante. Consiste di componenti costanti e variabili. Maggiore è la componente variabile rispetto alla costante, maggiore è il disturbo e peggiore è la qualità della tensione raddrizzata.
La componente variabile è formata da armoniche. Le frequenze armoniche sono definite dall'uguaglianza
f (n) =kmf,
dove k è il numero armonico, k = 1, 2, 3,…, m è il numero di impulsi della tensione raddrizzata, f è la frequenza della tensione di rete.
Viene valutata la qualità del coefficiente di ondulazione della tensione rettificata p, che dipende dal valore medio della tensione rettificata e dall'ampiezza dell'armonica fondamentale nel carico.
L'ordine delle componenti armoniche n = km contenute nella curva di tensione raddrizzata dipende solo dal numero di impulsi e non dipende dalla specifica circuiti raddrizzatori... Le armoniche dei numeri più bassi hanno l'ampiezza più alta.
Il valore di tensione efficace della componente armonica dell'ordine di n dipende dal valore medio della tensione raddrizzata Ud di un raddrizzatore ideale non regolato:
Nei circuiti reali, il passaggio di corrente da un diodo all'altro avviene entro un certo periodo di tempo finito, misurato in frazioni periodo di tensione alternata e chiamato angolo di commutazione... La presenza di angoli di commutazione aumenta notevolmente l'ampiezza delle armoniche. Di conseguenza, aumenti l'eccitazione dell'onda rettificata.
La componente CA della tensione raddrizzata, costituita da armoniche a bassa e alta frequenza, crea una corrente CA nel carico che interferisce con altri dispositivi elettronici.
Per ridurre l'ondulazione della tensione raddrizzata tra i terminali di uscita del raddrizzatore e il carico è incluso un filtro livellante, che riduce significativamente l'ondulazione della tensione raddrizzata sopprimendo le armoniche.
Gli elementi principali dei filtri di livellamento sono induttori (acceleratore) e condensatori, e a basse potenze e transistor.
Il funzionamento dei filtri passivi (senza transistor e altri amplificatori) si basa sulla dipendenza dalla frequenza del valore di resistenza degli elementi reattivi (induttore e condensatore). Resistenza induttore Xl e condensatore X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,
dove f è la frequenza della corrente che scorre attraverso l'elemento reattivo, L è l'induttanza dell'induttanza, C è la capacità del condensatore.
Dalle formule per la resistenza degli elementi reattivi, ne consegue che con un aumento della frequenza della corrente, la resistenza della bobina induttanza (choke) aumenta e il condensatore diminuisce. Per corrente continua, la resistenza del condensatore è infinita e l'induttore è zero.
Questa caratteristica consente all'induttore di far passare liberamente la componente CC della corrente raddrizzata e le armoniche di ritardo.Inoltre, maggiore è il numero armonico (maggiore è la sua frequenza), più efficacemente rallenta. Al contrario, il condensatore blocca completamente la componente continua della corrente e fa passare le armoniche.
Il parametro principale che caratterizza l'efficacia del filtro è il coefficiente di livellamento (filtraggio).
q = p1 / p2,
dove p1 è il fattore di ondulazione dell'uscita del raddrizzatore in un circuito senza filtro, p2 è il fattore di ondulazione dell'uscita del filtro.
In pratica si utilizzano filtri passivi ad L, ad U e risonanti. I più utilizzati sono a forma di L e a forma di U, i cui diagrammi sono mostrati in Figura 1
Figura 1. Schemi dei filtri a livellamento passivo a forma di L (a) e a forma di U (b) per ridurre il ripple di tensione rettificato
I dati iniziali per il calcolo dell'induttanza dell'induttanza del filtro L e della capacità del condensatore del filtro C sono il fattore di ondulazione del raddrizzatore, la variante del circuito e il fattore di ondulazione richiesto dell'uscita del filtro.
Il calcolo dei parametri del filtro inizia con la determinazione del coefficiente di livellamento. Quindi è necessario scegliere casualmente il circuito del filtro e la capacità del condensatore al suo interno. La capacità del condensatore del filtro viene selezionata dall'intervallo di capacità indicato di seguito.
In pratica si utilizzano condensatori con le seguenti capacità: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Si consiglia di utilizzare valori di capacità inferiori di questa serie a tensioni operative elevate e capacità elevate a basse tensioni.
L'induttanza di soffocamento nel circuito del filtro a forma di L può essere determinata dall'espressione approssimativa
per uno schema a forma di U —
Nelle formule la capacità è sostituita in microfarad e il risultato è ottenuto in henry.
Filtraggio della tensione di ondulazione rettificata di tensione