Vollwellen-Brückengleichrichter-Design

Ihre Berechnungen sind korrekt. Je niedriger die Frequenz, desto länger muss der Kondensator die Last in jedem Zyklus versorgen. Sinusförmige Wellenformen wie Netzwechselstrom liegen nur für 180 Grad der gesamten Phase oder die Hälfte der Zeit über der Effektivspannung.

Für 50 Hz bedeutet dies also 10 ms. Die anderen 10 ms ist der Kondensator das einzige, was die Spannung auf dem vorgesehenen Wert hält (oder vielmehr versucht).

Jedes Mal, wenn Sie sich bei einer Antwort nicht sicher sind, denken Sie daran, dass alle Einheiten, die für Schaltungen verwendet werden, miteinander zusammenhängen und eine durch eine Kombination anderer ausgedrückt werden kann. Sobald Sie wissen, wie Ihre Einheiten zueinander in Beziehung stehen, können Sie einfach eine grobe Schätzung vornehmen und sehen, ob Ihre Antwort vernünftig erscheint oder nicht.

Also lasst uns darüber nachdenken. 10 ms sind eine lange Zeit für einen Kondensator, um eine 1-A-Last zu versorgen.

Denken Sie daran, dass ein Ampere ein Coulomb pro Sekunde und ein Farad ein Coulomb pro Volt ist. Ein 20-mF-Kondensator speichert nur 0,02 Coulomb Ladung pro Volt, und die Spannung darüber fällt um 500 mV, wenn eine kleine Menge von 0,01 Coulomb entladen wird.

Es ist nur ein Laststrom von 1 A 10 ms erforderlich, um einen 0,02-mF-Kondensator so weit zu entladen, dass seine Spannung um 500 mV abfällt.

Die Einheiten scheinen zu sagen, dass Ihr Ergebnis Sinn macht. Es braucht viel Kapazität, um selbst bei kleinen Lasten eine niedrige Spannungswelligkeit zu erhalten, wenn die Frequenz so niedrig wie 50 Hz ist. Stellen Sie sich den Albtraum vor, ein Netzteil zu entwerfen, das mehrere Ampere mit sogar 1 V Welligkeit versorgen könnte - das werden einige große Kondensatoren sein!

So war es früher. Dieses Problem ist einer der Hauptfaktoren, die die Entwicklung und letztendliche Allgegenwärtigkeit von Schaltnetzteilen vorangetrieben haben.

Sie benötigen viel, viel weniger Kapazität für ein bestimmtes Welligkeitsziel, wenn Sie beispielsweise 32.000 Hz gegenüber 50 Hz gleichrichten. Und für den Transformator ist eine ähnliche Größenreduzierung möglich. So wie ein Kondensator Energie in einem elektrischen Feld speichern muss und für niedrigere Frequenzen mehr davon speichern muss, muss ein Transformator aufgrund der Phasenverzögerung zwischen Primär- und Sekundärseite Energie in einem Magnetfeld speichern. Je niedriger Ihre Frequenz ist, desto länger ist die Echtzeitdauer dieser Verzögerung und desto mehr Energie muss in einem Magnetfeld gespeichert werden. Zwischen Volumen und magnetischer Energiespeicherkapazität besteht ein ungefähr linearer Zusammenhang, sodass zumindest eine Annäherung erster Ordnung möglich ist: Ein Transformator mit fester Größe, aber doppelter Frequenz kann die doppelte Leistung bewältigen. Oder die gleiche Leistung bei halber Größe handhaben.

Niedrige Frequenzen führen im Allgemeinen zu großen, sperrigen Komponenten.