Probleme beim Verstehen des Ladekondensators am Brückengleichrichter

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Boylestads Buch sagt, dass bei leitenden Dioden die Wirkung des Widerstands "entfernt" wird R C Die Konstante ist so klein, dass sich der Kondensator mit dem Wert von auflädt v 1 extrem schnell. Ist es eine gute Annäherung zu sagen, dass es unabhängig vom Wert sofort aufgeladen wird? R Und C ? Unter der Annahme idealer Dioden, Spannungsquellen usw. Dies wird im Abschnitt Klemmschaltungen mit wechselnden Konstantspannungsquellen erwähnt. Wäre dies bei einer Sinuswelle anders?

Wenn möglich, würde ich gerne etwas anderes fragen. Unter der Annahme eines Durchlassspannungsabfalls von 0,6 in jeder Diode wäre die Spitzenspannung an Vo V1 – 0,6 – 0,6 = V1 – 1,2. Wenn Dioden als ideal mit einem Abfall der Durchlassspannung von 0 V angesehen werden, ist in diesem Fall Vo = V1. Es gibt hier eine Übung in meinem Klassenzimmer, bei der die Spitzenspannung in Vo unterschiedlich zu V1 ist, vorausgesetzt, alle Dioden sind ideal mit einem Abfall von 0 V, idealen Quellen usw. Ist das sinnvoll? Könnte der Kondensator am Ende einer Halbwelle nicht vollständig aufgeladen sein? Danke noch einmal.

Es gibt immer noch eine Zeitkonstante, und das C ist immer noch ein Teil davon, aber das R nicht. Stattdessen gibt es ein anderes (normalerweise viel kleineres) R, das sich aus der Impedanz der Sinuswellenquelle, dem Durchlasswiderstand der Dioden und dem Verbindungsdraht zusammensetzt. Ob das "sofort" ist oder nicht, hängt von den Details ab.
Sie sollten auch verstehen, dass "Ladungen mit dem Wert von V1" den unidirektionalen Spitzenwert der Sinuswelle minus zwei Vorwärtsdiodenabfälle bedeuten. (In vielen Büchern wird Ihnen gesagt, dass der Durchlassspannungsabfall einer idealen Diode 0 Volt beträgt; in My Book beträgt der Durchlassspannungsabfall einer idealen Diode 0,6 Volt, was der idealen realen Welt viel näher kommt als 0 Volt.) Uni- Der gerichtete Spitzenwert für einen perfekten Sinuswelleneingang (die meisten Netzspannungen sind es nicht) wäre 1/2 der Spitze-zu-Spitze-Spannung, die Sie auf einem O-Scope sehen, und definitiv nicht die RMS-Spannung, die Sie auf einem DVM lesen an die AC-Quelle angeschlossen.
Fügen Sie zu dem hinzu, was sie gesagt haben: Wenn Vmains über Vcap ansteigt und die Diode beginnt, Icap zu leiten ~ = V / r = (Vmains-Vcap) / (Rmains + Rwiring + ESR cap + ) = sehr große Stromspitzen. Das Hinzufügen eines kleinen Ausbreitungswiderstands in Reihe mit HV außerhalb der Brücke oder im Netzeingang hilft. Ohne dies treten in der Praxis RFI-Spitzen aufgrund von Diodenimpulsströmen auf.
Danke Leute, das macht jetzt Sinn. Wenn möglich, würde ich gerne etwas anderes fragen. Unter der Annahme eines Durchlassspannungsabfalls von 0,6 in jeder Diode wäre die Spitzenspannung an Vo V1 – 0,6 – 0,6 = V1 – 1,2. Wenn Dioden als ideal mit einem Abfall der Durchlassspannung von 0 V angesehen werden, ist in diesem Fall Vo = V1. Es gibt hier eine Übung in meinem Klassenzimmer, bei der die Spitzenspannung in Vo unterschiedlich zu V1 ist, vorausgesetzt, alle Dioden sind ideal mit einem Abfall von 0 V, idealen Quellen usw. Ist das sinnvoll? Könnte der Kondensator am Ende einer Halbwelle nicht vollständig aufgeladen sein? Danke noch einmal.
Vergessen Sie nicht, dass im wirklichen Leben, wenn C sehr groß ist, der "Einschaltstrom", der C in der allerersten Halbwelle nach dem Einschalten auflädt, groß genug sein kann, um die Dioden zu braten!
Danke alephzero. Das, was ich gerade nicht verstehe, ist Folgendes: Wenn ich Vi = 10 V und einen Vorwärtsabfall der Diode von 0 V habe, wie könnte ich dann eine Spitzenspannung in Vo von weniger als 10 V haben? Alles ideal vorausgesetzt ...
Bedenken Sie, dass die Wechselstromquelle für den Brückengleichrichter im wirklichen Leben normalerweise ein Transformator ist. Die Wicklungen des Transformators haben einen Widerstand, der dazu führt, dass die Eingangsspannung mit zunehmender Last abfällt (z. B. Kondensatoreinschaltstrom). Außerdem ist die Wechselstromquelle zum Transformator ebenfalls unvollkommen und verursacht einen Spannungsabfall. Beispiel aus der Praxis: ältere Röhrenfernseher. Wenn Sie einen einschalten, sehen Sie möglicherweise, dass die Lichter im selben Stromkreis aufgrund von Einschaltströmen, die Spannungsabfälle auf der Versorgungsseite von Leistungstransformatoren induzieren, vorübergehend gedimmt werden.

Antworten (2)

Wenn V1 eine perfekte Spannungsquelle ist und die Dioden ebenfalls perfekt sind, wird die Wirkung von R nur entfernt, wenn C lädt, was der Fall ist, wenn der Absolutwert von V1 größer als die Spannung an C ist.

Zu jedem anderen Zeitpunkt entlädt R C, sodass R sichtbar wird und eine Welligkeit in der Ausgangsspannung verursacht.

Kann ich die Spitzenspannung bei Vo erhalten, indem ich KVL anlege? Oder hängt dieser Wert von der Kapazität, der Periode der Welle usw. ab?
@JoãoPedro: Mit einer perfekten Spannungsquelle, perfekten Dioden, einer perfekten Last und einem perfekten Kondensator, wenn die Eingangsspannung in Volt, RMS angegeben ist, ist die Spitzenausgangsspannung einfach v ich N × 2

Die entsprechenden Leistungsdioden und die Elektrolytkappe mit niedrigem ESR haben eine ESR*C-Zeitkonstante von <10~100us, während billige E-Kondensatoren, die für einen viel niedrigeren Welligkeitsstrom (oder keine Bewertung angegeben) ausgelegt sind, einen höheren ESR von 200uS bis >1000us haben.

Es ist also nicht augenblicklich, sondern schnell. Niedrigere ESR-Kappen werden aufgrund des I^2*ESR-Wärmeverlusts immer bevorzugt.

In der Zwischenzeit muss die R * C-Zeitkonstante der Last für einen angemessenen Welligkeitspegel wie 10% gewählt werden, wobei sich herausstellt, dass RC > = 16 / f für die Netzfrequenz am Brückeneingang sein muss. Dies führt zu sehr großen Spitzenströmen bei Volllast, die gleich % Vripple im Arbeitszyklus (d) und 1/d in den Spitzenladeströmen sind.

Außerdem steigen die Obergrenzen ohne Last auf 1,4 * Vac rms bei Volllast und steigen um weitere 8 bis 10 % vom Vac-Abfall bei Nennlast, oder mit anderen Worten, die Vdc kann ohne Vergleich um bis zu 50 % höher schwingen volle Ladung.

Es kann andere Formeln geben, die das Verhältnis von Load R zu Cap ESR bestimmen, aber der C-Wert darf nur um 10 % bei 2f-Impulsraten für 10 % Volllastwelligkeit abfallen.

Dies ist nur 1/6 der Anstiegszeit des Exponenten RC-Zeitkonstantenwerts für einen Spannungsabfall von 60 %, daher werden 6 T min für 100 Hz und 12 T für 50 Hz benötigt. Die Brücke ist ein Frequenzverdoppler. Die zusätzliche Speicherzeit bis 16T ist auf Näherungsfehler, Spannungsspielraum und Alterung des Kappenwerts zurückzuführen.

Deshalb sprechen wir von einer ungeregelten Stromversorgung.

Sie können die Spitzenspannung und f Ihrer AC-Quelle simulieren, den ESR mit einem festen R zur Kappe hinzufügen und die Ergebnisse hier eingrenzen .

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