Cap-Wert für Vollweggleichrichterschaltung

Warum verwenden wir einen Kondensator mit einem bestimmten Wert und keinen beliebigen Wert für eine Vollweggleichrichterschaltung? In diesem Schaltplan unten ist beispielsweise ein Kondensator mit 470 uF dargestellt. Warum kann ich keinen Kondensator mit 100 uF oder 1000 uF verwenden? Wie kann ich den richtigen Wert auswählen? Welche Bedeutung hat der Kondensator C4?

Ich nehme an, Sie sprechen von C5. Dieser Kondensator stellt sicher, dass der Spannungseingang des 7812 glatt ist. Es funktioniert so:

Bildreferenz: http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_6.html

Je schwerer die Last (höherer Strom) ist, desto schneller entlädt sich der Kondensator und desto stärker ist die Welligkeit. Wir wollen eine möglichst gleichmäßige Eingangsspannung (zur Last), da ein Gerät manchmal aufgrund einer Stromversorgung mit zu großer Welligkeit seltsam wirkt.

Wenn die Last so schwer ist, dass die Welligkeit zu groß ist, können Sie einen größeren Kondensator verwenden, da dies die Leitung mehr glättet. Daher hängt es von der Last ab, welchen Wert Sie für einen Kondensator benötigen.

Sie können die für den Kondensator benötigte Kapazität für eine bestimmte Netzfrequenz (nicht so wichtig) und den Laststrom berechnen. Ich würde es jedoch vorziehen, ein wenig zu testen und die Welligkeiten mit einem Zielfernrohr zu messen.

Einige Antworten haben die Welligkeit bereits erklärt, gehen aber nicht in die Berechnung ein. Beides ist wichtig. Sie können die Gleichung verwenden:

$I=C{{dV}\over{dt}}$

Dies beschreibt, wie Strom durch einen Kondensator fließt. Sie können es vereinfachen als:

$I=C{{V}\over{T}}$

Wenn Sie also am Ausgang Ihrer Brücke 100 mA ziehen und C = 470 uF und Sie können sagen:

$t = {{1}\over{120Hz}} \approx 0.00833s$

(t = 1 / f, also f = 120 Hz, da Sie 60 Hz Vollwelle gleichgerichtet haben, also 2 * 60), also ordnen Sie die Gleichung neu:

$V={{{I}\cdot{t}}\over{C}}={{{0.1}\cdot{0.00833}}\over{470{\mu}F}} \approx 1.7V$

Ihr Ausgang wird also bis zu etwa 12 V aufgeladen (wobei der Spannungsabfall der Diode vernachlässigt wird) und bis zu 10,3 V entladen. Wiederholen Sie dies, sodass Sie eine Welligkeit von 1,7 V an Ihrem Ausgang haben.

Diese Methode ist eine gute Annäherung. Sie haben auch einen Regler nach dem Ausgang, der eine bestimmte Menge an Welligkeit verarbeiten und diese noch weiter glätten kann. Wenn Sie Ihre Kapazität auf 100 uF reduzieren, kann Ihr Regler die erhöhte Spannungswelligkeit möglicherweise nicht verarbeiten. Wenn Sie Ihren Kondensator auf 1000 uF erhöhen, sinkt Ihre Welligkeit noch weiter, und Ihr Design ist besser, kostet aber möglicherweise mehr. Ich hoffe, das hilft.

Der Spannungsregler 7812 benötigt eine Eingangsspannung, die einige Volt höher als 12 ist, um ordnungsgemäß zu funktionieren (siehe Datenblatt). Die Differenz zwischen dieser minimalen Spannung und 12 V wird als "Ausfall" bezeichnet. Der 7812 ist ein ziemlich hoher Ausfallregler. Solange die Eingangsspannung ausreicht (der minimale Ausfall ist erreicht), kann der Regler einen gleichmäßigen Gleichstrom liefern, bei dem die Eingangswelligkeit vom Brückengleichrichter um etwa 80 dB reduziert wird (überprüfen Sie die genaue Dezibelzahl für die Welligkeitsreduzierung in den Daten Blatt).

Wenn Sie die Spannung am Kondensator messen, werden Sie feststellen, dass er sich auf eine höhere Spannung als 12 auflädt. Die Sekundärwicklung des Transformators beträgt 12 V, dies ist jedoch eine nominale RMS-Wechselspannung. Die Spitzenspannung ist tatsächlich höher und die Spitzenspannung lädt den Kondensator auf. Wenn die Sekundärwicklungen mit 12 V RMS arbeiten, wird der Kondensator auf eine Spitze von etwa 17 V aufgeladen. In der Spitze gibt es also 5 V Ausfall.

Bei jedem Zyklus lädt sich der Kondensator auf die Spitzenspannung auf. Dann entlädt es sich, wenn der Regler Strom daraus zieht. Der Kondensator muss groß genug sein, damit die Spannung nicht unter die für diesen Regler angegebene Mindestspannung fällt, wenn der Regler zwischen den Ladezyklen Strom daraus zieht.

Dies muss unter der Last im ungünstigsten Fall für den Regler sichergestellt sein, wenn er den meisten Strom zieht.

Wenn Sie den Kondensator nicht nur auf die Stromaufnahme im ungünstigsten Fall erfüllen, sondern auch auf einen größeren Wert erhöhen, besteht der einzige Vorteil darin, dass die Welligkeit von Spitze zu Spitze verringert wird. Dies ist ein geringfügiger Vorteil, da der Regler diese Welligkeit bereits aktiv um 80 bis 90 Dezibel reduziert. Wenn die Welligkeit am Eingang des Reglers von Spitze zu Spitze 0,5 V beträgt und 80 dB beträgt, wird sie 50$\mu$V Spitze zu Spitze am Ausgang. Wenn Sie den Eingang mit einem größeren Kondensator von Spitze zu Spitze auf 0,3 V reduzieren, steigt die Ausgangswelligkeit von 50$\mu$V bis 30 $\mu$V. Diese beiden Werte sind klein und für die Schaltung möglicherweise unbedeutend.

Wenn die Schaltung weniger Welligkeit benötigt, ist es bei weitem besser, einen besseren Regler mit mehr Dezibel Welligkeitsunterdrückung zu verwenden, als den Kondensator größer zu machen. Ein Regler, der die Unterdrückung von 85 dB auf 110 dB verbessert, macht den gleichen Unterschied wie eine wirklich große und unpraktische Kondensatorsubstitution.

Ein zu großer Kondensator belastet die Gleichrichterdioden des Transformators, wenn Strom angelegt wird, denn je größer der Kondensator ist, desto größer und dauerhafter ist der Einschaltstrom.

Die Gleichung, nach der ich gehe, lautet: C = I * (∆V) / (∆T) Wobei I der Strom ist, den Sie ausgeben möchten. ∆V ist der maximale Betrag der Spannungswelligkeit (Spitze-Spitze-Welligkeit der Kondensatorspannung), den Sie haben Schaltung kann sicher handhaben. Die minimale Spitze sollte über Ihren Spannungsreglern liegen. Gewünschter Eingang, der normalerweise 3 Vokts über Ihrer geregelten Spannung liegt. ∆T kann berechnet werden, indem die minimale Spitze-Spitze-Spannung durch die maximale Spitzenspannung dividiert wird und dieser Wert = X und der Lösungsbogen in (x) ist. Der Winkel, den Sie in Grad erhalten, muss um 90 ° abgezogen werden. 360 ° tritt in ∆t = 1 / (50-Hertz) =. 02 auf, also ∆T = (arcsin (x) -90 °) *. 02/360 °

Wenn I = 1 Ampere, ∆V = 5% und Vmax = 15 Volt, dann ist Vmin = 14,25 und x = 14,25 / 15 = 0,95. Also wäre ARCSIN (0,95) *. 02/360 = 3.989 uF und der nächste Standardkondensatorwert 4.700 uF für die Filterkondensatorgröße.