Spring til indhold
Discebo.dk

§ 17

Ensretter og glatning: DC-spænding og rippel

Hvor meget rippel får jeg, og er glatningskondensatoren stor nok?

Svar: En lineær strømforsyning består af transformer, ensretter og en glatningskondensator. Beregneren finder spidsspændingen efter dioderne, hvor meget spændingen falder mellem ladeimpulserne (rippel) og den laveste spænding, regulatoren efter forsyningen ser.

Formel

Spidsspænding: Û = U_AC · √2 − antal dioder i strømvejen · U_diode

Rippel (spids til spids): ΔU ≈ I / (f_r · C), hvor f_r = f_net ved halvbølge og 2 · f_net ved helbølge

Laveste spænding = Û − ΔU. Middelspænding ≈ Û − ΔU / 2

Tilnærmelsen antager, at kondensatoren aflades med konstant strøm hele perioden. Den giver et lidt for stort rippel, altså på den sikre side.

Symboler og enheder i formlen
SymbolBetydningEnhed
u_acTransformerens sekundærspænding (effektivværdi)V
typeEnsretter—
udSpændingsfald pr. diodeV
i_maBelastningsstrømmA
c_ufGlatningskondensatorµF
f_netNetfrekvensHz
=Rippelspænding (spids til spids)V
=Spidsspænding efter dioderneV
=Laveste spænding i rippeldalenV
=Middelspænding (DC)V
=RipplefrekvensHz

Gyldighed og kilde

Kilde
Fagbilag: enkelt- og dobbeltensrettere, indre modstand og rippel

Gælder ikke når

  • Transformerens sekundærspænding er mærkespændingen ved fuld last. I tomgang er den typisk 5-15 % højere, og transformerens indre modstand trækker spidsspændingen ned under last. Tjek regulatorens mindste spændingsforskel (dropout) mod den laveste spænding i rippeldalen.

Regneeksempel

Beregnerens egne standardværdier sat ind. Tallene er regnet med præcis den formel værktøjet bruger.

Sat ind

  • Transformerens sekundærspænding (effektivværdi)12 V
  • Ensretter2
  • Spændingsfald pr. diode0,70 V
  • Belastningsstrøm500 mA
  • Glatningskondensator2.200 µF
  • Netfrekvens50 Hz

Giver

  • Rippelspænding (spids til spids)2,27 V
  • Spidsspænding efter dioderne15,57 V
  • Laveste spænding i rippeldalen13,30 V
  • Middelspænding (DC)14,43 V
  • Ripplefrekvens100 Hz

Kun for medlemmer

Selve beregneren er låst

Opret en gratis bruger for at låse op for alle artikler, beregnere, skabeloner og sortiment — og få adgang til quizzer og klasser. Det tager under et minut: navn, email og en adgangskode. Intet betalingskort.

Opret gratis bruger →Log ind

Vil du prøve noget først? Se hvad du kan bruge uden konto — junior-zonen, leksikonet, videoerne og mere.

Sådan bruger du den

Når du reparerer eller bygger en lineær strømforsyning, skal du vide, om glatningskondensatoren er stor nok, og om spændingen holder sig over regulatorens mindste indgangsspænding i bunden af rippeldalen. Beregneren regner fra transformerens AC-spænding til jævnspænding med rippel.

Trin for trin

  1. Indtast transformerens sekundærspænding fra mærkaten, ensrettertypen og diodefaldet.
  2. Gang AC-spændingen med √2 og træk diodefaldene fra. Det giver spidsspændingen.
  3. Del belastningsstrømmen med ripplefrekvensen gange kapacitansen. Det giver rippel fra spids til spids.
  4. Træk ripplen fra spidsspændingen. Det er den laveste spænding, regulatoren ser.
  5. Sammenlign med regulatorens udgangsspænding plus dropout i databladet.

Typiske fejl

  • At regne med 12 V DC ud af en 12 V-transformer. Spidsværdien er √2 gange større, minus diodefaldene.
  • At glemme, at brokoblingen har to dioder i strømvejen. Det koster ca. 1,4 V.
  • At se på middelspændingen i stedet for dalen. Det er den laveste spænding, der får regulatoren til at slippe.
  • At udskifte en elektrolyt med en mindre kapacitans eller lavere spændingsklasse.

Eksempler fra hverdagen

12 V-transformer til en 7812

En gammel forsyning med 12 V-transformer, brokobling og 2.200 µF skal levere 500 mA gennem en 7812. Regulatoren skal have ca. 2 V mere ind, end den giver ud, altså mindst ca. 14 V.

Transformerens sekundærspænding (effektivværdi)
12 V
Ensretter
Brokobling, helbølge (2 dioder i strømvejen)
Spændingsfald pr. diode
0,7 V
Belastningsstrøm
500 mA
Glatningskondensator
2.200 µF
Netfrekvens
50 Hz

Det betyder: Spidsspændingen er 15,57 V, men ripplen er 2,27 V, så dalen når ned på 13,3 V. Det er under de 14 V, og udgangen får brum ved fuld last.

Samme forsyning med 4.700 µF

Du skifter glatningskondensatoren til 4.700 µF og regner igen.

Transformerens sekundærspænding (effektivværdi)
12 V
Ensretter
Brokobling, helbølge (2 dioder i strømvejen)
Spændingsfald pr. diode
0,7 V
Belastningsstrøm
500 mA
Glatningskondensator
4.700 µF
Netfrekvens
50 Hz

Det betyder: Ripplen falder til 1,06 V, og den laveste spænding er nu 14,51 V. Det holder regulatoren over sin dropout.

Halvbølge i stedet for bro

En billig adapter bruger kun én diode. Med samme transformer, 4.700 µF og 500 mA ser du, hvad det betyder.

Transformerens sekundærspænding (effektivværdi)
12 V
Ensretter
Halvbølge (1 diode)
Spændingsfald pr. diode
0,7 V
Belastningsstrøm
500 mA
Glatningskondensator
4.700 µF
Netfrekvens
50 Hz

Det betyder: Ripplefrekvensen er kun 50 Hz, og ripplen bliver 2,13 V. Halvbølge giver dobbelt så meget rippel som bro ved samme kondensator.

Tommelfingerregel

Ved brokobling på 50 Hz giver 1 A gennem 10.000 µF ca. 1 V rippel. Halv strøm eller dobbelt kapacitans halverer ripplen.

Sådan tjekker du svaret

Mål på glatningskondensatoren med et oscilloskop på AC-kobling ved fuld last. Spids til spids skal ligge tæt på eller lidt under det beregnede.