整流電圧リップルを低減する方法

整流器が受け取る電圧は一定ではなく、脈動しています。これは、定数コンポーネントと可変コンポーネントで構成されます。定数に対する変動成分が大きいほど、外乱が大きくなり、整流された電圧の品質が低下します。

変動成分は高調波によって形成されます。高調波周波数は次の式で定義されます。

f (n) =kmf、

ここで、k は高調波数、k = 1、2、3、…、m は整流された電圧のパルス数、f は主電源電圧の周波数です。

整流電圧リップル係数 p の品質が評価されます。これは、整流電圧の平均値と負荷の基本高調波の振幅に依存します。

整流された電圧曲線に含まれる高調波成分 n = km の次数はパルス数のみに依存し、特定の電圧には依存しません。 整流回路... 最も低い数値の高調波の振幅が最も大きくなります。

n 次の高調波成分の実効電圧値は、理想的な無調整整流器の整流電圧 Ud の平均値に依存します。

実際の回路では、あるダイオードから別のダイオードへの電流の遷移は、分数で測定される特定の有限時間内に発生します。 交互の張力の期間 スイッチング角度と呼ばれます...スイッチング角度の存在により、高調波の振幅が大幅に増加します。その結果、整流波の興奮が高まります。

整流された電圧の AC 成分は、低周波高調波と高周波高調波で構成され、負荷内に AC 電流を生成し、他の電子機器に干渉します。

整流器の出力端子と負荷間の整流電圧のリップルを低減するには、高調波を抑制することで整流電圧のリップルを大幅に低減する平滑フィルタが組み込まれます。

平滑化フィルターの主な要素は次のとおりです。 インダクタ (スロットル) と コンデンサ、低電力とトランジスタで。

パッシブフィルタ（トランジスタやその他のアンプなし）の動作は、リアクタンス素子（インダクタとコンデンサ）の抵抗値の周波数依存性に基づいています。インダクタ抵抗 Xl およびコンデンサ X°C: Xl = 2πfL、X°C = 1 / 2πfC、

ここで、f はリアクタンス素子を流れる電流の周波数、L はチョークのインダクタンス、C はコンデンサの静電容量です。

リアクタンス要素の抵抗の公式から、電流の周波数が増加すると、コイルの抵抗は次のようになります。 インダクタンス（チョーク） が増加し、コンデンサが減少します。直流の場合、コンデンサの抵抗は無限大で、インダクタはゼロです。

この機能により、インダクタは整流された電流の DC 成分を自由に通過させ、高調波を遅延させることができます。また、高調波の数が大きいほど（周波数が高いほど）、より効果的に減速します。逆に、コンデンサは電流の DC 成分を完全に遮断し、高調波を通過させます。

フィルタの有効性を特徴付ける主なパラメータは、平滑化 (フィルタリング) 係数です。

q = p1 / p2、

ここで、p1 はフィルタなしの回路における整流器出力のリップル率、p2 はフィルタ出力のリップル率です。

実際には、パッシブ L 字型、U 字型、および共振フィルターが使用されます。最も広く使用されているのは L 字型と U 字型で、その図を図 1 に示します。

図 1. 整流された電圧リップルを低減するための受動的平滑化 L 字型 (a) および U 字型 (b) フィルターの回路図

フィルタチョーク L のインダクタンスとフィルタコンデンサ C の静電容量を計算するための初期データは、整流器のリップル率、回路バリアント、およびフィルタ出力の必要なリップル率です。

フィルター パラメーターの計算は、平滑化係数の決定から始まります。次に、フィルタ回路とその中のコンデンサの静電容量をランダムに選択する必要があります。フィルタコンデンサの容量は以下の容量範囲から選択します。

実際には、50、100、200、500、1000、2000、4000 uF の容量のコンデンサが使用されます。高い動作電圧ではこのシリーズのより小さな静電容量値を使用し、低電圧では大きな静電容量を使用することをお勧めします。

L型フィルタ回路のチョークインダクタンスは近似式で求められます。

U字型スキームの場合 —

式では、静電容量がマイクロファラッド単位で置き換えられ、結果はヘンリー単位で得られます。

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