Wie berechnet man die Brummspannung in dieser brückengleichgerichteten Zener-geregelten Schaltung?

Für eines meiner Labore muss ich ein Netzteil mit einer Welligkeit von weniger als 1% des nominalen 4,7-V-Werts (da Vz = 4,7 V) entwerfen und seine Lastregelung berechnen.

Ich weiß, dass die Welligkeit höchstwahrscheinlich innerhalb der erforderlichen 1% liegen wird, aber ich habe Probleme, den genauen Wert zu berechnen, den ich für die Berechnung der Lastregelung benötige.

Hier ist die Schaltung:

Stromversorgung

Die Belastung muss sein 50 k Ω . R1 und C1 sind einstellbar. Da werde ich nur einen haben 100 µ F und ein 10 µ F Kondensatoren im Labor, ich werde sie für eine bessere Filterung überbrücken.

Lösungsversuch:

Eingang:

v = 15 v P − P oder 7.5 v P @ 50Hz

Nach Passieren des Brückengleichrichters (zwei Dioden - zwei 0,7-V-Abfälle):

v = 6.1 v P @ 50Hz

Hier fangen meine Probleme an.

Nach dem Passieren des Filters:

Ich wollte die Amplitude der Welligkeit berechnen mit: v R = v P 2 F C R , wobei f = 50 Hz, v P = 6.1 v , C = 110 µ F und R der Widerstand der Schaltung parallel zum Kondensator ist. Ich habe keine Ahnung, wie man kommt R , auch wenn ich welche auswähle R 1 , da ich vermute, dass der Widerstand aufgrund der Zenerdiode variieren wird.

Wie finde ich also die Welligkeitsamplitude am Eingang des Zenerreglers? Ich benötige diesen Wert für Berechnungen des Zenerreglers und folglich für den genauen Wert der Ausgangswelligkeit und die Lastregelung.

Warum der Zener und nicht etwas weniger Archaisches?
@PlasmaHH So ist dieses Labor. R1 und C sind wirklich die einzigen Dinge, die ich in dieser Schaltung ändern kann.
Das sind also Hausaufgaben?
@PlasmaHH Dies ist für das Labor nicht erforderlich, aber ich möchte mich darauf vorbereiten, um zu verstehen, was genau vor sich geht. Also nein, es sind keine Hausaufgaben (sie werden nicht benotet).

Antworten (3)

Sie können R1 auswählen, um einen durchschnittlichen Strom von Iz zu erzeugen (aus dem Zener-Datenblatt). Während Sie dort sind, suchen Sie die Zenerimpedanz bei diesem Strom. Sie können sich den Zener als ideale Spannungsquelle mit einem Widerstand in Reihe vorstellen. Der Wert dieses Widerstands hängt natürlich stark vom Zenerstrom ab.

Berechnen Sie die Brummspannung am Kondensator aus dem Strom vom Kondensator (angenommen, er ist konstant und gleich (Vp-Vz)/R1. Symbolisch (als Funktion von C).

Berechnen Sie die Welligkeitsspannung über dem Zener aus der Zenerimpedanz, der Welligkeitsspannung und der Quellenimpedanz (R1 || 50K, was Sie vielleicht sagen können ~ = R1). Wieder als Funktion von C.

Ermitteln Sie den minimalen Kondensatorwert, um eine Welligkeit von 1 % zu erzielen.

Die Lastregelung können Sie ähnlich berechnen.

Hier ist ein Teil einer Tabelle aus einem Zener- Datenblatt :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt zwei Ströme, bei denen die Zenerimpedanz angegeben wird, aber die Zenerspannung wird nur bei Iz angegeben.

Der R1 wird so ausgewählt, dass die Zenerimpedanz zu niedrig und die Lastimpedanz zu hoch ist, um bei der Berechnung der Kondensatorwelligkeitsspannung eine Rolle zu spielen, habe ich Recht? Ich bin immer noch ein wenig verwirrt darüber, was Sie zur Berechnung der Kondensatorwelligkeitsspannung geschrieben haben. Ist seine Amplitude gleich Ic/2fC, wobei Ic = (Vp-Vz)/R1 ist?
Ja das ist richtig. Der Kondensator lädt sich an den Spitzen des Netzes spitzenartig auf (2 * f, da Sie einen Brückengleichrichter haben) und verbringt den größten Teil des Halbzyklus damit, sich mit Strom Ic zu entladen, genau wie Sie geschrieben haben.
Danke schön! Dein Beitrag war wirklich hilfreich. R1 = ~300Ω und C = 250µF oder höher halten die Welligkeit unter 1%.

Ihr Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Spannung am Kondensator nicht unter (sagen wir) 5 Volt fällt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Zener immer in Betrieb ist. Wenn also die Spitzenspannung Ihres Kondensators 6,1 Volt beträgt, müssen Sie den Widerstand mit dem höchsten Wert (R1) auswählen, der ausreicht, um mindestens 5 Volt an der Last zu erhalten, wenn der Zener entfernt wird.

Der von der Last aufgenommene Strom beträgt winzige 94 uA, daher können Sie für die Zenerdiode genauso gut 10 mA annehmen, und dies bedeutet, dass R1 1,1 / 0,01 = 110 Ohm beträgt. Die 1,1 ist 6,1 Volt minus 5 Volt.

Wenn dem Kondensator über einen Zeitraum von 10 ms (ungefähr) 10 mA entnommen würden, um wie viel würde die Spannung abfallen? I = Cdv/dt also dV = 0,91 Volt.

Die Entladung des Kondensators liegt zwischen etwa 6,1 Volt und etwa 5,2 Volt, aber natürlich ist der Zener nicht perfekt, daher kann es zu einem leichten Abfall seiner Spannung kommen. Ich bin jedoch von 10 mA Entladestrom ausgegangen und das ist übertrieben. Bei 5,2 Volt und R1 = 110 Ohm, die einen 4,7-Volt-Zener speisen, beträgt der Strom etwa 4,5 mA, daher würde ich erwarten, dass der Abfall der Kondensatorspannung etwa 0,7 Volt beträgt.

Auch meine Berechnung ging von 10 ms aus, aber es wird etwas weniger sein, möglicherweise 8 ms. Also würde ich R1 auf 110 Ohm wählen.

Danke schön. Die andere Antwort war bei theoretischen Berechnungen klarer, obwohl ich am Ende eine Kapazität von mehr als 110 µF verwendete. Ich werde Ihren Ansatz berücksichtigen, wenn ich im eigentlichen Labor bin und 110 µF verwenden muss.

Sie geben nur 4,7 V an, aber Sie sollten auch die Ausgangsspannung mit 4,7 Nennspannung angeben, und Sie müssen einfach Vripple = Iout / 4fc berechnen, da es sich um eine Brückenspannung handelt. Vripple = Iout/2fc oder Vp/2FCR ist für Halbwellengleichrichtung (Sie verwenden). daher R= Vp/Iout.

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Wie berechnet man die Brummspannung in dieser brückengleichgerichteten Zener-geregelten Schaltung?
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