Làm thế nào để giảm gợn điện áp chỉnh lưu
Điện áp mà bộ chỉnh lưu nhận được không phải là hằng số mà dao động. Nó bao gồm các thành phần không đổi và biến. Thành phần biến đổi so với hằng số càng lớn thì nhiễu càng lớn và chất lượng của điện áp được chỉnh lưu càng kém.
Thành phần biến trở được hình thành bởi các sóng hài. Các tần số sóng hài được xác định bởi đẳng thức
f (n) = kmf,
trong đó k là số sóng hài, k = 1, 2, 3,…, m là số xung của điện áp chỉnh lưu, f là tần số của điện áp lưới.
Chất lượng của hệ số gợn điện áp chỉnh lưu p được đánh giá, phụ thuộc vào giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và biên độ của sóng hài cơ bản trong tải.
Thứ tự của các thành phần sóng hài n = km chứa trong đường cong điện áp chỉnh lưu chỉ phụ thuộc vào số lượng xung và không phụ thuộc vào công suất cụ thể mạch chỉnh lưu... Sóng hài của các số thấp nhất có biên độ cao nhất.
Giá trị điện áp hiệu dụng của thành phần sóng hài bậc n phụ thuộc vào giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu Ud của một bộ chỉnh lưu lý tưởng không điều chỉnh:
Trong các mạch thực tế, quá trình chuyển đổi dòng điện từ diode này sang diode khác diễn ra trong một khoảng thời gian hữu hạn nhất định, được đo bằng phân số khoảng thời gian căng thẳng xen kẽ và được gọi là góc chuyển mạch... Sự hiện diện của các góc chuyển mạch làm tăng đáng kể biên độ của sóng hài. Kết quả là, bạn phát triển sự phấn khích của làn sóng được điều chỉnh.
Thành phần AC của điện áp được chỉnh lưu, bao gồm các sóng hài tần số thấp và cao, tạo ra dòng điện xoay chiều trong tải gây nhiễu các thiết bị điện tử khác.
Để giảm độ gợn của điện áp được chỉnh lưu giữa các đầu ra của bộ chỉnh lưu và tải, bao gồm một bộ lọc làm trơn giúp giảm đáng kể độ gợn của điện áp được chỉnh lưu bằng cách triệt tiêu sóng hài.
Các yếu tố chính của bộ lọc làm mịn là cuộn cảm (ga) và tụ điện, và ở công suất thấp và bóng bán dẫn.
Hoạt động của các bộ lọc thụ động (không có bóng bán dẫn và các bộ khuếch đại khác) dựa trên sự phụ thuộc tần số của giá trị điện trở của các phần tử phản kháng (cuộn cảm và tụ điện). Điện trở của cuộn cảm Xl và tụ điện X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,
Trong đó f là tần số dòng điện chạy qua phần tử phản kháng, L là độ tự cảm của cuộn cảm, C là điện dung của tụ điện.
Từ các công thức tính điện trở của các phần tử phản kháng, suy ra rằng khi tần số dòng điện tăng, điện trở của cuộn dây điện cảm (choke) tăng và tụ điện giảm. Đối với dòng điện một chiều, điện trở của tụ điện là vô hạn và cuộn cảm bằng không.
Tính năng này cho phép cuộn cảm tự do vượt qua thành phần DC của dòng điện được chỉnh lưu và làm trễ sóng hài.Ngoài ra, số sóng hài càng cao (tần số của nó càng cao) thì nó càng làm chậm hiệu quả. Ngược lại, tụ điện chặn hoàn toàn thành phần DC của dòng điện và truyền sóng hài.
Tham số chính đặc trưng cho hiệu quả của bộ lọc là hệ số làm mịn (lọc)
q = p1 / p2,
trong đó p1 là hệ số gợn của đầu ra bộ chỉnh lưu trong mạch không có bộ lọc, p2 là hệ số gợn của đầu ra bộ lọc.
Trong thực tế, các bộ lọc cộng hưởng hình chữ L, hình chữ U và thụ động được sử dụng. Được sử dụng rộng rãi nhất là hình chữ L và hình chữ U, sơ đồ được thể hiện trong Hình 1
Hình 1. Sơ đồ các bộ lọc hình chữ L (a) và hình chữ U (b) làm mịn thụ động để giảm gợn điện áp được chỉnh lưu
Dữ liệu ban đầu để tính toán độ tự cảm của cuộn cảm lọc L và điện dung của tụ lọc C là hệ số gợn của bộ chỉnh lưu, biến thể mạch và hệ số gợn cần thiết của đầu ra bộ lọc.
Việc tính toán các tham số bộ lọc bắt đầu bằng việc xác định hệ số làm mịn. Sau đó, bạn cần chọn ngẫu nhiên mạch lọc và điện dung của tụ điện trong đó. Điện dung của tụ lọc được chọn từ dải điện dung cho dưới đây.
Trong thực tế, các tụ điện có công suất sau được sử dụng: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Nên sử dụng các giá trị điện dung nhỏ hơn của sê-ri này ở điện áp hoạt động cao và điện dung lớn ở điện áp thấp.
Điện cảm cuộn cảm trong mạch lọc hình chữ L có thể được xác định từ biểu thức gần đúng
cho sơ đồ hình chữ U -
Trong các công thức, điện dung được thay thế bằng microfarad và kết quả thu được bằng henries.
Lọc điện áp Ripple được chỉnh lưu điện áp