Ինչ ազդեցություն ունի ֆիլտրային կոնդենսատորի ավելացումը AC/DC փոխակերպիչի լարման ռիփլի վրա

Ֆիլտրային կոնդենսատորների ավելացման ազդեցությունը հոսանքի ռիփլի վրա AC/DC փոխակերպիչներում

AC/DC փոխակերպիչներում ֆիլտրային կոնդենսատորների ավելացումը ունի գերազանց ազդեցություն հոսանքի ռիփլի վրա։ Ֆիլտրային կոնդենսատորների հիմնական դերը է հաստատել ուղղահայաց հոսանքի ուժը ռեկտիֆիկացիայի հետո, կրճատելով ալիքային բաղադրիչները (այսինքն ռիփլը) ելքային հոսանքում և առաջացնելով ավելի կայուն ուղղահայաց հոսանք։ Այստեղ ներկայացված է մանրամիտ բացատրությունը:

1. Ինչ է հոսանքի ռիփլը?

Հոսանքի ռիփլը նշանակում է այն ալիքային բաղադրիչները, որոնք մնում են ռեկտիֆիկացված ուղղահայաց հոսանքում։ Քանի որ ռեկտիֆիկատորը փոխում է ալիքային հոսանքը ուղղահայացի, ելքային հոսանքը չի կարող լինել ամբողջությամբ հաստատուն, բայց պարունակում է պարբերական անկայունություններ, որոնք հայտնվում են որպես ռիփլ։

Ռիփլի առկայությունը կարող է առաջացնել ելքային հոսանքի անկայունություն, որը պատճառում է հետևյալ շղթաների ճիշտ աշխատանքը, հատկապես այն կիրառություններում, որտեղ էլեկտրաէներգիայի որակը կրիտիկական է (օրինակ՝ ճշգրիտ էլեկտրոնիկա, կապակցության համակարգեր և այլն)։

2. Ֆիլտրային կոնդենսատորների դերը

• Կոնդենսատորների հիմնական հատկությունները. Կոնդենսատորները ունեն տարածություն և ազատում էլեկտրական լիցքը կարող են անել։ Երբ մուտքային հոսանքը ավելի բարձր է կոնդենսատորի հոսանքից, կոնդենսատորը լիցքավորվում է. երբ մուտքային հոսանքը ավելի ցածր է, կոնդենսատորը ազատում է լիցքը։ Այս լիցքավորման և ազատման գործընթացով կոնդենսատորները կարող են հաստատել հոսանքի անկայունությունը։

• Ֆիլտրային կոնդենսատորների աշխատանքի սկզբունքը. AC/DC փոխակերպիչում ռեկտիֆիկատորը փոխում է ալիքային հոսանքը ուղղահայաց հոսանքի պուլսային հոսանքի։ Ֆիլտրային կոնդենսատորը կապված է ռեկտիֆիկատորի ելքում։ Նրա դերը է պահպանել էներգիան հոսանքի գագաթների ժամանակ և ազատել այն հոսանքի իջեցման ժամանակ, այսպիսով լրացնելով հոսանքի հորիզոնական մասերը և դարձնելով ելքային հոսանքը ավելի հաստատուն։

3. Ֆիլտրային կոնդենսատորների ազդեցությունը հոսանքի ռիփլի վրա

3.1 Ռիփլի ամպլիտուդի կրճատումը

Մեծ կոնդենսատորները կրճատում են ռիփլը. Ֆիլտրային կոնդենսատորի կոնդենսատորի մեծ ծավալը ավելի շատ էներգիա կարող է պահպանել, և ավելի լավ կարող է հաստատել հոսանքի անկայունությունը։ Այսպիսով, ֆիլտրային կոնդենսատորի կոնդենսատորի ծավալի մեծացումը կարող է կարգավիճակորեն կրճատել ելքային հոսանքի ռիփլի ամպլիտուդը։

Ֆորմուլայի ստացումը. Սինուսոիդալ կամ լրիվ ալիքային ռեկտիֆիկատորների համար ռիփլի հոսանքի ամպլիտուդը V ripple կապված է կոնդենսատորի C և բեռի հոսանքի IL հետ հետևյալ բանաձևով.

Որտեղ.

V ripple է պիկ-պիկ ռիփլի հոսանքը.IL է բեռի հոսանքը.f է ալիքային հոսանքի հաճախությունը (լրիվ ալիքային ռեկտիֆիկատորի համար հաճախությունը կրկնապատիկ է մուտքային ալիքային հոսանքի հաճախության)։C է ֆիլտրային կոնդենսատորի կոնդենսատորը։

Բանաձևից կարելի է տեսնել, որ կոնդենսատորի C կամ հաճախության f մեծացումը կարող է կրճատել ռիփլի հոսանքը։

3.2 Ռիփլի պարբերության մեծացումը

• Կոնդենսատորի լիցքավորման և ազատման ժամանակային հաստատունը. Ժամանակային հաստատունը τ=R×C, որտեղ R է բեռի դիմադրությունը։ Մեծ կոնդենսատորը երկարացնում է կոնդենսատորի ազատման ժամանակը, որը դարձնում է ռիփլի պարբերությունը երկար և ալիքը ավելի հաստատուն։

• Ազդեցությունը. Որքան ավելի մեծ է կոնդենսատորը, այնքան պակաս է ռիփլի հաճախությունը, և ալիքը դառնում է ավելի մոտ իդեալական ուղղահայաց հոսանքին, կրճատելով բարձր հաճախության բաղադրիչները։

3.3 Դինամիկ պատասխանի բարելավումը

• Բեռի փոփոխությունների հանդիպման ընթացքում. Ֆիլտրային կոնդենսատորները ոչ միայն օգնում են հաստատել հոսանքի ռիփլը կայուն պայմանների դեպքում, այլև առաջացնում են անմիջապես էներգիա, երբ բեռի հոսանքը կատարում է կայուն փոփոխություն։ Երբ բեռի հոսանքը կատարում է կայուն ավելացում, կոնդենսատորը կարող է արագ ազատել պահպանված էներգիան, որը կարող է կանխարգելել ելքային հոսանքի կայուն իջեցումը. երբ բեռի հոսանքը կատարում է կայուն իջեցում, կոնդենսատորը կարող է բացառել ավելորդ էներգիան, որը կարող է կանխարգելել կայուն հոսանքի գերազանցումը։

• Ազդեցությունը. Սա օգնում է բարելավել համակարգի դինամիկ պատասխանը, ապահովելով կայուն ելքային հոսանք, նույնիսկ երբ բեռը փոփոխվում է։

4. Ֆիլտրային կոնդենսատորների ընտրության դիմաներ

4.1 Կոնդենսատորի տեսակը

• Էլեկտրոլիտային կոնդենսատորները. Օգտագործվող ֆիլտրային կոնդենսատորների մի հաճախ օգտագործվող տեսակը էլեկտրոլիտային կոնդենսատորներն են, որոնք առաջացնում են մեծ կոնդենսատորներ արժեքներ համապատասխանաբար ցածր արժեքով, որոնք անհրաժեշտ են ցածր հաճախության կիրառությունների համար (օրինակ 50Hz կամ 60Hz հոսանքի ռեկտիֆիկացիա)։ Այնպես էլ, էլեկտրոլիտային կոնդենսատորները ունեն սահմանափակ արժանապատվություն և նրանց արտահայտությունը կարող է կորցնել բարձր ջերմաստիճանների դեպքում։

• Սերամիկային կոնդենսատորները. Սերամիկային կոնդենսատորները ունեն փոքր կոնդենսատորներ արժեքներ, բայց արագ պատասխանում են, որոնք անհրաժեշտ են բարձր հաճախության կիրառությունների համար։ Նրանք հաճախ օգտագործվում են էլեկտրոլիտային կոնդենսատորների հետ համատեղ օգտագործելով ցածր հաճախության և բարձր հաճախության ռիփլները համատեղ։

• Ֆիլմային կոնդենսատորները. Ֆիլմային կոնդենսատորները ունեն ցածր համարժեք հաջորդական դիմադրություն (ESR) և լավ ջերմաստիճանային կայունություն, որոնք անհրաժեշտ են բարձր ճշգրտության և բարձր արդյունավետության կիրառությունների համար։

4.2 Կոնդենսատորի ծավալը

• Ընտրությունը բեռի պահանջների հիման վրա. Կոնդենսատորի ծավալը պետք է ընտրվի բեռի հոսանքի և թույլատրելի ռիփլի հոսանքի հիման վրա։ Մեծ կոնդենսատորները առաջացնում են ավելի լավ ռիփլի կրճատում, բայց կարող են մեծացնել արժեքը և ֆիզիկական չափերը։

• Պրակտիկ դիզայնի համար պետք է հավասարակշռել կոնդենսատորը, արժեքը, չափերը և արդյունավետությունը։ Գինգերն ընտրում են կոնդենսատորի ծավալը, որը բավարարում է ռիփլի պահանջներին, առանց արժեքի և չափերի անհարմար մեծացման։

4.3 Համարժեք հաջորդական դիմադրությունը (ESR)

• ESR-ի ազդեցությունը. Կոնդենսատորի համարժեք հաջորդական դիմադրությունը (ESR) ազդում է նրա ֆիլտրային կարգավիճակի վրա։ Բարձր ESR առաջացնում է ավելի շատ էներգիայի կորուստ և մեծացնում է ռիփլի հոսանքը։ Այսպիսով, ցածր ESR կոնդենսատորի ընտրությունը կարող է ավելի լավ առաջացնել ֆիլտրային կարգավիճակը և կրճատել ռիփլը։

• Ջերմային ազդեցությունը. ESR-ը նաև առաջացնում է կոնդենսատորի ջերմացում, հատկապես բարձր հոսանքի կիրառություններում։ Այսպիսով, ցածր ESR կոնդենսատորի ընտրությունը ոչ միայն բարելավում է ֆիլտրային կարգավիճակը, այլև երկարացնում է կոնդենսատորի արժանապատվությունը։

5. Մի քանի փուլերի և հիբրիդ ֆիլտրացիան

• Մի քանի փուլերի ֆիլտրացիան. Ռիփլի ավելի կրճատման համար կարող է օգտագործվել մի քանի փուլերի ֆիլտրացիա այսպիսի փոխակերպիչներում։ Օրինակ, ռեկտիֆիկատորի հետո կարող են կապվել մի քանի կոնդենսատորներ կամ ինդուկտորների և կոնդենսատորների համակարգ (LC ֆիլտր)։ LC ֆիլտրերը կարող են ֆիլտրել հատուկ հաճախության ռիփլներ ռեզոնանսի միջոցով, առաջացնելով ավելի հաստատուն ելքային հոսանք։

• Հիբրիդ ֆիլտրացիան. Անհատ տեսակների կոնդենսատորների (օրինակ էլեկտրոլիտային և սերամիկային կոնդենսատորներ) համատեղ օգտագործումը կարող է համարժեք հանդիպել ցածր հաճախության և բարձր հաճախության ռիփլները, առաջացնելով ավելի լավ ֆիլտրային կարգավիճակ։ Օրինակ, էլեկտրոլիտային կոնդենսատորները կարող են հանդիպել ցածր հաճախության ռիփլները, մինչդեռ սերամիկային կոնդենսատորները կարող