วิธีการคำนวณและเลือกตัวเก็บประจุดับ

ในตอนต้นของหัวข้อเกี่ยวกับการเลือกตัวเก็บประจุดับเราพิจารณาวงจรที่ประกอบด้วยตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อในซีรีส์กับเครือข่าย ความต้านทานรวมของวงจรดังกล่าวจะเท่ากับ:

ค่าที่มีประสิทธิภาพของกระแสตามลำดับพบตามกฎของโอห์ม, แรงดันเครือข่ายที่หารด้วยความต้านทานของวงจร:

ดังนั้นสำหรับกระแสโหลดและแรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุตเราจึงได้อัตราส่วนต่อไปนี้:

และถ้าแรงดันเอาท์พุทมีขนาดเล็กเพียงพอเราก็มีสิทธิ์พิจารณา มูลค่าที่มีประสิทธิภาพของปัจจุบัน ประมาณเท่ากับ:

อย่างไรก็ตามให้เราพิจารณาจากมุมมองของคำถามที่ใช้งานได้จริงในการเลือกตัวเก็บประจุดับสำหรับการรวมในโหลดไฟ AC ที่คำนวณสำหรับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าไฟมาตรฐาน

สมมติว่าเรามีหลอดไส้ 100 W ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 36 โวลต์และด้วยเหตุผลบางอย่างที่น่าเหลือเชื่อเราต้องใช้พลังงานจากเครือข่ายครัวเรือน 220 โวลต์ หลอดไฟต้องการกระแสที่มีประสิทธิภาพเท่ากับ:

จากนั้นความจุของตัวเก็บประจุดับที่จำเป็นจะเท่ากับ:

มีเช่นนี้ ตัวเก็บประจุเราหวังว่าจะได้แสงจากหลอดไฟตามปกติเราหวังว่าอย่างน้อยมันก็จะไม่ไหม้ วิธีการนี้เมื่อเราดำเนินการต่อจากค่าปัจจุบันที่มีประสิทธิภาพเป็นที่ยอมรับสำหรับการโหลดที่ใช้งานอยู่เช่นหลอดไฟหรือเครื่องทำความร้อน

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าการโหลดไม่เป็นแบบเชิงเส้นและเปิดอยู่ สะพานไดโอด? สมมติว่าคุณต้องชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ถ้าเช่นนั้นจะเป็นอย่างไร จากนั้นกระแสการชาร์จจะกะพริบเป็นจังหวะสำหรับแบตเตอรี่และค่าจะน้อยกว่าค่าที่มีประสิทธิภาพ:

บางครั้งแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุอาจพบว่ามีประโยชน์แหล่งพลังงานที่ตัวเก็บประจุการดับเชื่อมต่ออยู่ในอนุกรมกับไดโอดบริดจ์เอาต์พุตซึ่งจะเป็นตัวเก็บประจุตัวกรองความจุที่สำคัญซึ่งโหลด DC เชื่อมต่ออยู่ มันกลับกลายเป็นแหล่งพลังงานแบบไม่มีหม้อแปลงกับตัวเก็บประจุแทนหม้อแปลงแบบขั้นตอน:

ที่นี่การโหลดโดยรวมจะไม่เป็นเชิงเส้นและกระแสจะห่างไกลจากไซนัสและมันจำเป็นที่จะต้องทำการคำนวณด้วยวิธีที่แตกต่างกันเล็กน้อย ความจริงก็คือตัวเก็บประจุที่ปรับให้เรียบด้วยสะพานไดโอดและโหลดจะปรากฏตัวภายนอกเป็นไดโอดซีเนอร์แบบสมมาตรเนื่องจากระลอกที่มีความจุตัวกรองที่สำคัญจะกลายเป็นเล็กน้อย

เมื่อแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุน้อยกว่าค่าบางอย่างสะพานจะปิดลงและถ้าสูงกว่ากระแสจะไป แต่แรงดันที่เอาท์พุทบริดจ์จะไม่เพิ่มขึ้น พิจารณากระบวนการอย่างละเอียดด้วยกราฟ:

ที่เวลา t1 แรงดันไฟหลักจะถึงแอมพลิจูดตัวเก็บประจุ C1 จะถูกประจุในขณะนี้ไปยังค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ลบแรงดันตกคร่อมผ่านสะพาน ปัจจุบันผ่านตัวเก็บประจุ C1 เท่ากับศูนย์ในขณะนี้ นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายเริ่มลดลงแรงดันไฟฟ้าบนสะพานเช่นกัน แต่ในตัวเก็บประจุ C1 มันยังไม่ได้เปลี่ยนและกระแสผ่านตัวเก็บประจุ C1 ยังคงเป็นศูนย์

นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าบนสะพานเปลี่ยนสัญญาณพยายามที่จะลดลงถึงลบ Uin และในขณะนั้นปัจจุบันไหลผ่านตัวเก็บประจุ C1 และผ่านไดโอดสะพาน นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าที่เอาท์พุทบริดจ์จะไม่เปลี่ยนแปลงและกระแสในวงจรอนุกรมขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายราวกับว่าตัวเก็บประจุ C1 เท่านั้นที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย

เมื่อไซน์ไซด์ของเครือข่ายมาถึงแอมพลิจูดฝั่งตรงข้ามกระแสผ่าน C1 จะกลายเป็นศูนย์อีกครั้งและกระบวนการจะวนเป็นวงกลมซ้ำทุกครึ่งรอบ เห็นได้ชัดว่ากระแสไหลผ่านไดโอดบริดจ์เฉพาะในช่วงเวลาระหว่าง t2 และ t3 และค่าเฉลี่ยปัจจุบันสามารถคำนวณได้โดยการกำหนดพื้นที่ของรูปที่บรรจุภายใต้ไซนัสซึ่งจะเท่ากับ:

หากแรงดันเอาต์พุตของวงจรมีขนาดเล็กเพียงพอสูตรนี้จะเข้าใกล้ค่าที่ได้รับก่อนหน้านี้ หาก output output ตั้งค่าเป็นศูนย์เราจะได้รับ:

นั่นคือเมื่อโหลดหยุดแรงดันเอาต์พุตจะเท่ากับแรงดันเครือข่าย !!! ดังนั้นควรใช้ส่วนประกอบดังกล่าวในวงจรเพื่อให้แต่ละชิ้นสามารถทนต่อแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้า

ถ้ากระแสโหลดลดลง 10% นิพจน์ในวงเล็บจะลดลง 10% นั่นคือแรงดันไฟขาออกจะเพิ่มขึ้นประมาณ 30 โวลต์ถ้าเราเริ่มพูดถึง 220 โวลต์ที่อินพุตและ 10 โวลต์ที่เอาต์พุต ดังนั้นการใช้ซีเนอร์ไดโอดขนานกับโหลดจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง !!!

แต่ถ้ากระแสเรียงกระแสเป็นครึ่งคลื่นล่ะ? ดังนั้นปัจจุบันจะต้องคำนวณตามสูตรต่อไปนี้:

ที่ค่าเล็ก ๆ ของแรงดันเอาต์พุตกระแสโหลดจะกลายเป็นครึ่งเท่าเมื่อแก้ไขด้วยบริดจ์เต็ม และแรงดันที่เอาต์พุตที่ไม่มีโหลดจะมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าเนื่องจากที่นี่เรากำลังจัดการกับตัวเพิ่มแรงดันไฟฟ้า

ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟที่มีตัวเก็บประจุดับจะคำนวณตามลำดับต่อไปนี้:

• ก่อนอื่นเลือกสิ่งที่แรงดันไฟฟ้าขาออกจะเป็น

• จากนั้นกำหนดกระแสโหลดสูงสุดและต่ำสุด

• ถัดไปกำหนดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุด

• หากกระแสโหลดถือว่าไม่เสถียรต้องใช้ไดโอดซีเนอร์ขนานกับโหลด!

• ในที่สุดความจุของตัวเก็บประจุดับจะถูกคำนวณ

สำหรับวงจรที่มีการแก้ไขแบบครึ่งคลื่นสำหรับความถี่เครือข่าย 50 Hz จะพบความจุตามสูตรต่อไปนี้:

ผลลัพธ์ที่ได้จากสูตรจะถูกปัดไปด้านข้างของความจุเล็กน้อยที่มีขนาดใหญ่กว่า (โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่เกิน 10%)

ขั้นตอนต่อไปคือการค้นหากระแสการรักษาเสถียรภาพของไดโอดซีเนอร์สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและการสิ้นเปลืองกระแสไฟขั้นต่ำ:

สำหรับวงจรการแก้ไขครึ่งคลื่นตัวเก็บประจุดับและกระแสซีเนอร์สูงสุดจะคำนวณโดยสูตรต่อไปนี้:

เมื่อเลือกตัวเก็บประจุดับมันจะดีกว่าที่จะมุ่งเน้นไปที่ตัวเก็บประจุฟิล์มและกระดาษ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มที่มีความจุขนาดเล็ก - สูงสุด 2.2 microfarads ต่อแรงดันไฟฟ้า 250 โวลต์ทำงานได้ดีในรูปแบบเหล่านี้เมื่อใช้พลังงานจากเครือข่าย 220 โวลต์ หากคุณต้องการความจุขนาดใหญ่ (มากกว่า 10 microfarads) - จะดีกว่าถ้าเลือกตัวเก็บประจุสำหรับแรงดันไฟฟ้า 500 โวลต์