Condensatorii rezervorului sunt folosiți pentru a netezi forma de undă rectificată brută într-o sursă de alimentare - este important să alegeți condensatorul potrivit cu valoarea corectă și cu curentul de ondulare.

Într-o sursă de alimentare, indiferent dacă este o sursă de alimentare liniară sau o sursă de alimentare în modul de comutare utilizând o sursă de curent alternativ și redresoare cu diode, ieșirea brută rectificată este în mod normal netezită folosind un condensator de rezervor înainte de a fi aplicată la orice regulatoare sau alte circuite electronice similare.

electronice

Condensatorii electrolitici din aluminiu sunt ideali pentru a acționa ca condensatori de netezire, deoarece mulți electrolitici sunt capabili să ofere o capacitate suficient de mare și să reziste la nivelul curentului de ondulare necesar pentru a netezi forma de undă.

În esență, circuitul de netezire umple scufundările majore în forma de undă brută rectificată, astfel încât regulatorul liniar sau circuitul de alimentare cu modul de comutare să funcționeze corect. Acestea schimbă forma de undă de la a fi una care se schimbă de la zero la tensiunea de vârf pe parcursul ciclului formei de undă a puterii de intrare și o schimbă la una în care modificările sunt mult mai mici. În esență, acestea netezesc forma de undă și acest lucru dă naștere numelui.

Deoarece condensatoarele de netezire sunt utilizate atât în ​​sursele de alimentare cu reglare liniară, cât și în sursele de alimentare în modul de comutare, ele reprezintă o parte esențială a multor dintre aceste circuite electronice.

Redresor cu undă completă cu condensator de netezire

Elementele de bază ale netezirii condensatorului

Netezirea condensatorului este utilizată pentru majoritatea tipurilor de surse de alimentare, indiferent dacă este o sursă de alimentare reglată liniar, o sursă de alimentare cu comutare sau chiar doar o formă netedă și nereglementată de alimentare.

Condensator electrolitic tipic utilizat pentru aplicații de netezire

DC-ul brut furnizat de un redresor de diode pe cont propriu ar consta dintr-o serie de jumătăți de unde sinusoidale cu tensiunea care variază între zero și √2 ori tensiunea RMS (ignorând orice diodă și alte pierderi).

O formă de undă de această natură nu ar fi de nici un folos pentru alimentarea circuitelor, deoarece orice circuite analogice ar avea nivelul imens de ondulație suprapus pe ieșire și orice circuit digital nu ar funcționa deoarece puterea ar fi eliminată la fiecare jumătate de ciclu.

Netezirea condensatorului permite următoarele etape ale sursei de alimentare cu reglare liniară sau a sursei de alimentare în modul comutator să funcționeze corect.

Pentru a netezi ieșirea redresorului se folosește un condensator de rezervor - plasat pe ieșirea reciterului și în paralel cu sarcina.

Netezirea funcționează deoarece condensatorul se încarcă atunci când tensiunea redresorului crește peste cea a condensatorului și apoi, pe măsură ce tensiunea redresorului scade, condensatorul furnizează curentul necesar din încărcarea sa stocată.

În acest fel, condensatorul este capabil să asigure încărcarea atunci când nu este disponibil de la redresor și, în consecință, tensiunea variază considerabil mai puțin decât dacă condensatorul nu ar fi prezent.

Netezirea condensatorului nu va oferi stabilitate totală a tensiunii, va exista întotdeauna o anumită variație a tensiunii. De fapt, cu cât valoarea condensatorului este mai mare, cu atât este mai mare netezirea și, de asemenea, cu cât este redus mai puțin curent, cu atât este mai bună netezirea.

Acțiunea de netezire a unui condensator de rezervor

Trebuie amintit că singura cale de descărcare a condensatorului, în afară de scurgerile interne, este prin încărcarea către sistemul de redresare/netezire. Diodele împiedică refluxul prin transformator etc...

Un alt punct de reținut este că netezirea condensatorului nu oferă nicio formă de reglare și tensiunea va varia în funcție de sarcină și de orice variație de intrare.

Reglarea tensiunii poate fi asigurată de un regulator liniar sau o sursă de alimentare cu regim de comutare.

Netezirea valorii condensatorului

Alegerea valorii condensatorului trebuie să îndeplinească o serie de cerințe. În primul caz, valoarea trebuie aleasă astfel încât constanta sa de timp să fie cu mult mai lungă decât intervalul de timp dintre vârfurile succesive ale formei de undă rectificate:

Unde:
Rload = rezistența generală a sarcinii pentru alimentare
C = valoarea condensatorului în Farads
f = frecvența de ondulare - aceasta va fi de două ori mai mare decât frecvența liniei pe care se folosește un redresor cu undă completă.

Netezirea tensiunii de ondulare a condensatorului

Deoarece va exista întotdeauna o undă la ieșirea unui redresor folosind un circuit de condensator de netezire, este necesar să puteți estima valoarea aproximativă. Dacă specificați prea mult un condensator, veți adăuga costuri suplimentare, dimensiuni și greutate - sub-specificarea acestuia va duce la performanțe slabe.

Ripple de vârf la vârf pentru ieșirea din condensatorul de netezire pe o sursă de alimentare (undă completă)

Diagrama de mai sus arată unghiul pentru un redresor cu undă completă cu netezire a condensatorului. Dacă s-ar folosi un redresor cu jumătate de undă, atunci jumătate din vârfuri ar lipsi și ondularea ar fi de aproximativ două ori mai mare decât tensiunea.

Pentru cazurile în care ondulația este mică în comparație cu tensiunea de alimentare - ceea ce este aproape întotdeauna cazul - este posibil să se calculeze ondulația dintr-o cunoaștere a condițiilor circuitului:

Redresor cu undă completă

Redresor pe jumătate de undă

Aceste ecuații oferă o precizie mai mult decât suficientă. Deși descărcarea condensatorului pentru o sarcină pur rezistivă este exponențială, inexactitatea introdusă de aproximarea liniară este foarte mică pentru valori scăzute ale ondulației.

De asemenea, merită să ne amintim că intrarea la un regulator de tensiune nu este o sarcină pur rezistivă, ci o sarcină de curent constantă. În cele din urmă, toleranțele condensatoarelor electrolitice utilizate pentru circuitele de netezire a redresoarelor sunt mari - ± 20% în cel mai bun caz, iar acest lucru va masca orice inexactități introduse de ipotezele din ecuații.

Curentul de ondulare

Două dintre specificațiile majore ale unui condensator sunt capacitatea și tensiunea de lucru. Cu toate acestea, pentru aplicațiile în care pot curge niveluri mari de curent, ca în cazul unui condensator de netezire a redresorului, este important un al treilea parametru - curentul său de ondulare maxim.

Curentul de ondulare nu este doar egal cu curentul de alimentare. Există două scenarii:

    Curent de descărcare a condensatorului: În ciclul de descărcare, curentul maxim furnizat de condensator apare pe măsură ce ieșirea din circuitul redresor cade la zero. În acest moment, tot curentul din circuit este furnizat de condensator. Aceasta este egală cu curentul complet al circuitului.

Curent de vârf furnizat de condensator în faza de descărcare Curent de încărcare a condensatorului: Pe ciclul de încărcare al condensatorului de netezire, condensatorul trebuie să înlocuiască toată sarcina pierdută, dar poate realiza acest lucru numai atunci când tensiunea de la redresor o depășește pe cea de la condensatorul de netezire. Acest lucru se întâmplă doar pe o perioadă scurtă a ciclului. În consecință, curentul în această perioadă este mult mai mare. Cu cât este mai mare condensatorul, cu atât reduce ondularea și cu atât este mai scurtă perioada de încărcare.

Timpul de încărcare mai scurt dă naștere la niveluri de curent de vârf foarte mari, deoarece condensatorul de netezire trebuie să absoarbă o încărcare suficientă pentru perioada de descărcare într-un timp foarte scurt.

Perioada în care se încarcă condensatorul de alimentare

Secțiunea Pi netezirea rețelelor

În unele aplicații nu ar fi utilizat un regulator de tensiune liniar, ar putea fi necesară o formă îmbunătățită de netezire. Acest lucru ar putea fi furnizat utilizând doi condensatori și un inductor sau rezistor de serie.

Abordarea de alimentare cu energie netezită este utilizată în unele sisteme de înaltă tensiune și în alte domenii de specialitate, dar nu este la fel de comună ca sursele de alimentare cu reglare liniară și sursele de alimentare cu regim de comutare, care asigură o reglare și o netezire mult mai bune.

Această abordare poate fi văzută și în multe seturi fără fir de epocă în care utilizarea unei surse de alimentare liniare reglate nu a fost fezabilă.

Filtru de netezire a secțiunii Pi

Există două opțiuni pentru un sistem de netezire a secțiunii π. Cu doi condensatori între linie și masă, elementul de serie era fie un inductor, fie un rezistor. Inductorul a costat mult mai mult și a dat performanțe mai bune, dar rezistența a fost o opțiune mult mai ieftină, deși a disipat mai multă putere.

Condensatoarele de netezire sunt elemente esențiale atât a surselor de alimentare liniare, cât și a surselor de alimentare cu comutare și, ca atare, sunt utilizate pe scară largă.

Când selectați un condensator de rezervor pentru netezirea aplicațiilor într-o sursă de alimentare, nu numai că valoarea din punct de vedere al capacității este importantă pentru a da reducerea necesară a tensiunii de ondulare, dar este, de asemenea, foarte important să vă asigurați că curentul de ondulare a condensatorului nu este depășit. Dacă se trage prea mult curent, condensatorul se va încălzi și speranța sa de viață redusă sau, în cazuri extreme, ar putea eșua, uneori catastrofal.