Co je zvlněný proud v napájecích zdrojích

Příspěvek vysvětluje, co je zvlněný proud v obvodech napájecího zdroje, co jej způsobuje a jak jej lze snížit nebo eliminovat pomocí vyhlazovacího kondenzátoru.

Co je zvlnění v obvodech napájecího zdroje

Ve všech zdrojích střídavého proudu na stejnosměrný proud se stejnosměrný výstup získává usměrněním vstupního střídavého proudu a filtrací přes vyhlazovací kondenzátor.

Ačkoli proces čistí střídavý proud téměř na čistý stejnosměrný proud, v obsahu stejnosměrného proudu vždy zbývá malý obsah nežádoucího zbytkového střídavého proudu a toto nežádoucí rušení stejnosměrného proudu se nazývá zvlněný proud nebo zvlněné napětí.

Tento zbývající nežádoucí obsah střídavého proudu ve stejnosměrném proudu je většinou způsoben nedostatečnou filtrací nebo potlačením usměrněného stejnosměrného proudu, nebo někdy kvůli nějakému dalšímu složitému jevu, jako jsou zpětnovazební signály z indukčních nebo kapacitních zátěží spojených se zdrojem napájení, nebo také mohou pocházet z vysokofrekvenčního signálu procesní jednotky.

Výše vysvětlený faktor zbytkového zvlnění ( C ) je technicky definován jako poměr kvadratické kvadratické mocniny (RMS) velikosti skutečného zvlněného napětí k absolutnímu množství zavedenému do stejnosměrného vedení výstupu napájecího zdroje a obvykle je vyjádřen v procentech.

Vyjádření zvlnění

Existuje také alternativní metoda vyjádření faktoru zvlnění, a to prostřednictvím hodnoty napětí špička-špička. A tato metoda se zdá být mnohem snazší vyjádřit a měřit pomocí osciloskopu a lze ji snadno vyhodnotit pomocí dostupného vzorce.

Než pochopíme vzorec pro vyhodnocení obsahu zvlnění v DC, bylo by nejprve důležité pochopit proces převodu střídavého proudu na stejnosměrný pomocí usměrňovacích diod a kondenzátorů.

Normálně se k přeměně střídavého proudu na jednosměrný proud s plnou vlnou používá můstkový usměrňovač, který se skládá ze čtyř diod.

Avšak i po usměrnění může mít výsledný stejnosměrný proud velké zvlnění kvůli velkému špičkovému napětí (hluboké údolí), které v DC stále přetrvává. Je to proto, že funkce usměrňovače je omezena pouze na převod negativních cyklů střídavého proudu na pozitivní cykly, jak je uvedeno níže.

Diagram znázorňující Ripple Valley

Trvalá hluboká údolí mezi každým usměrněným polovičním cyklem zavádí maximální zvlnění, které lze řešit pouze přidáním filtračního kondenzátoru přes výstup můstkového usměrňovače.

Toto velké špičkové napětí mezi údolími a špičkovými cykly je vyhlazeno nebo kompenzováno pomocí filtračních kondenzátorů nebo vyhlazovacích kondenzátorů na výstupu můstkového usměrňovače.

Jak funguje filtr kondenzátoru

Tento vyhlazovací kondenzátor se také nazývá rezervoárový kondenzátor, protože funguje jako rezervoár a uchovává energii během špičkových cyklů usměrněného napětí.

Filtrační kondenzátor ukládá špičkové napětí a proud během usměrněných špičkových cyklů, zátěž zároveň přijímá špičkový výkon během těchto cyklů, avšak během sestupných hran těchto cyklů nebo v údolích kondenzátor okamžitě nakopne zpět uloženou energii do zátěž zajišťující kompenzaci zátěže a zátěž může přijímat poměrně konzistentní stejnosměrný proud se sníženým zvlněním mezi špičkami ve srovnání se skutečným zvlněním bez kondenzátoru.

Cyklus pokračuje, protože kondenzátor se v procesu nabíjí a vybíjí ve snaze minimalizovat rozdíl skutečného obsahu zvlnění špička-špička pro připojenou zátěž.

Účinnost vyhlazení závisí na zatěžovacím proudu

Výše uvedená vyhlazovací účinnost kondenzátoru značně závisí na zatěžovacím proudu, protože to úměrně snižuje vyhlazovací schopnost kondenzátoru, a proto větší zátěže vyžadují větší vyhlazovací kondenzátor v napájecích zdrojích.

Výše uvedená diskuse vysvětluje, co je zvlnění stejnosměrného napájecího zdroje a jak jej lze snížit vložením vyhlazovacího kondenzátoru za usměrňovací můstek.

V příštím článku se naučíme, jak vypočítat zvlnění proudu nebo jednoduchý rozdíl špička-špička v DC obsahu prostřednictvím asociace vyhlazovacího kondenzátoru.

Jinými slovy se budeme učit jak vypočítat správnou nebo optimální hodnotu kondenzátoru takže zvlnění stejnosměrného napájecího zdroje je sníženo na minimální úroveň.