Zasilacze

Zasilacze
Wszystkie urządzenia elektroniczne wymagają dla swojej pracy jakiegoś źródła zasilania. Nie zawsze można zastosować
źródło jakim jest bateria czy też akumulator - chociaż obecnie powstaje coraz więcej małych, przenośnych i
energooszczędnych urządzeń zasilanych z małych baterii czy akumulatorów. Wszędzie tam gdzie jest wymagana większa
energia królują jednak dalej zasilacze sieciowe o mocy i napięciach wyjściowych dostosowanych do wymagań zasilanego
urządzenia. Zasilacze takie dostarczają do urządzenia (w zależności od potrzeb) napięcia stałe niestabilizowane lub
stabilizowanych.
Budowa zasilacza
Każdy zasilacz sieciowy napięcia stałego musi składać się z bloku
obniżającego napięcie sieci 220V, czyli po prostu transformatora i układu
zamieniającego obniżone napięcie przemienne na stałe, czyli układu
prostownika z filtrem. Jeżeli do tego napięcia wyjściowe muszą być o małych
rys. 10.1
tętnieniach (czyli zmianach wartości napięcia wyjściowego), to zasilacz musi
być wyposażony w odpowiednie układy stabilizatorów. Schemat blokowy
takiego zasilacza pokazany jest na rys. 10.1.
Wbrew pozorom zaprojektowanie zasilacza nie jest wcale takie proste jeżeli
chce się to zrobić w sposób optymalny, biorąc pod uwagę wszystkie
zakładane parametry wyjściowe zasilacza, oraz warunki w jakich mu
przyjdzie pracować (np. zmiany napięcia wejściowego czyli napięcia sieci).
Projektowanie zasilacza należy zacząć od określenia wartości napięć
wyjściowych, dopuszczalnych tętnień (czyli zmian napięć wyjściowych) oraz
maksymalnych prądów wyjściowych. Trzeba określić czy będzie to zasilacz
stabilizowany czy też niestabilizowany.
Poniżej przedstawię etapy projektowania zasilacza sieciowego. Etapy te
będą poparte przykładowymi obliczeniami, które w efekcie końcowym dadzą
projekt zasilacza stabilizowanego o trzech napięciach wyjściowych. Mam
nadzieję, że pomoże to początkującym kolegom w zbudowaniu własnego
zasilacza.
1
Określenie parametrów zasilacza
W pierwszej kolejności przy projektowaniu zasilacza trzeba sobie
odpowiedzieć na pytanie do jakich celów będzie on używany.
Jeśli ma być to zasilacz "laboratoryjny" czyli zasilacz, który będzie służył
do uruchamiania różnych układów elektronicznych to powinien spełniać
następujące warunki:
1.
musi to być zasilacz stabilizowany
2.
powinien mieć trzy napięcia wyjściowe
o
o
o
3.
- stałe +5 V przy prądzie obciążenia przynajmniej 1,5 A
- regulowane od 0 V do +15 V przy prądzie obciążenia 1 A
- regulowane od 0 V do -15 V przy prądzie obciążenia 1 A
napięcia tętnień nie powinny przekraczać 2% wartości napięcia
wyjściowego
4.
powinien posiadać zabezpieczenie przeciwzwarciowe
5.
powinien mieć możliwość wyświetlania ustawionej wartości napięć
regulowanych
Oczywiście są to przykładowe parametry. Można zwiększać wartości prądów
wyjściowych czy też zmieniać wartości napięć wyjściowych lub zrezygnować
z możliwości regulacji napięć wyjściowych, co znacznie upraszcza
konstrukcję. Nie ma konieczności wbudowywanie układu wyświetlającego
wartość ustawionego napięcia wyjściowego (chociaż daję to pewien komfort
pracy).
Jeśli projektowany zasilacz ma być fragmentem układu elektronicznego to
jego parametry będą zależeć od wymagań stawianych przez ten układ. Na
przykład dla układów wzmacniaczy mocy nie projektuje się zasilaczy
stabilizowanych.
Dla przykładu, na którym będzie się opierać dalszy tok projektowania
określę następujące warunki jakie będzie miał spełniać zasilacz:
rys. 10.2
1.
zasilacz stabilizowany
2.
trzy napięcia wyjściowe
o
- stałe +5 V z dokładnością nie gorszą niż 4%, prąd
obciążenia 1,5 A
o
- stałe +12 V z dokładnością nie gorszą niż 4%, prąd
obciążenia 1 A
o
- stałe -12 V z dokładnością nie gorszą niż 4%, prąd
obciążenia 1 A
3.
napięcia tętnień maksimum 2% wartości napięcia wyjściowego
4.
powinien posiadać zabezpieczenie przeciwzwarciowe
Oczywiście są to minimalne założenia, ale wystarczające aby zrozumieć
istotę problemu projektowania zasilaczy.
Na rysunku 10.2 przedstawiony jest schemat blokowy zasilacza, który
będzie przedmiotem dalszych etapów projektowania.
Zasadę rysowania schematów blokowych dobrze jest stosować zawsze przy
projektowaniu układów elektronicznych. Schemat blokowy podzieli cały układ
na bloki funkcjonalne co ułatwia i przyśpiesza projektowanie.
2
Transformator
Najtrudniejszym chyba zadaniem jest właściwy dobór transformatora, gdyż
musi on uwzględniać wiele czynników mających wpływ na pracę zasilacza
takich jak:
•
dopuszczalny zakres zmian napięcia sieciowego czyli 230V ±10% (to
nie jest pomyłka, przyjęło się 220V gdyż tak było do tej pory, ale w
związku z procesem integracji europejskiej i u nas zostały
wprowadzone zmiany co do wymagań na napięcie sieci)
•
spadek napięcia na prostowniku
•
spadek napięcia na stabilizatorze
•
minimalną wartość napięcia potrzebnego do poprawnej pracy układu
stabilizatora
•
straty napięcia wyjściowego wynikające z rezystancji wewnętrznej
uzwojeń transformatora
•
moc wyjściową zasilacza i straty mocy na poszczególnych
elementach zasilacza
Przy projektowaniu zasilaczy dużą rolę odgrywa rezystancja wewnętrzna
Rw uzwojeń transformatora (rysunek 10.3). Jest to bardzo ważny parametr,
jednak najczęściej zapomina się o nim. Często słyszy się określenia, że
rys. 10.3
transformator jest bardziej lub mniej "miękki", czyli że napięcie wyjściowe
zmniejsza się przy zwiększaniu obciążenia. Za taki efekt odpowiedzialna jest
właśnie rezystancja uzwojeń.
Rezystancję wewnętrzną można obliczyć na podstawie podawanych przez
producenta transformatorów wartości znamionowych napięć i prądów (Unsk,
Insk - są to wartości skuteczne) oraz współczynnika su określającego spadek
napięcia przy obciążeniu znamionowym. Współczynnik su nie zawsze jest
podawany ale można go wyliczyć znając napięcie biegu jałowego U0sk (bez
obciążenia), które wystarczy zmierzyć.
su=U0sk/Unsk
Korzystając z tego wzoru można wyliczyć rezystancję wewnętrzną Rw
transformatora
Rw=(U0sk- Unsk)/Insk
Rezystancja wewnętrzna transformatora ma wpływ na
•
spadek napięcia wyjściowego transformatora pod obciążeniem
•
prąd szczytowy przewodzenia diody w układzie zasilacza, a co za tym
idzie również na spadek napięcia na diodzie
Aby w pełni zrozumieć jakie znaczenie ma rezystancja wewnętrzna
transformatora najlepiej jest przeanalizować przykład porównujący pracę
transformatora obciążonego rezystancją obciążenia RL (rys. 10.4) i pracę
transformatora w układzie zasilacza z prostowaniem dwupołówkowym
obciążonego tą samą rezystancją RL (rysunek 10.5).
3
Układ z rysunku 10.4 jest to po prostu transformator obciążony
rezystancją RL. Prąd I płynący przez obciążenie RL zależy bezpośrednio od
wartości tego obciążenia i napięcia U na wyjściu transformatora. Jak widać
na przebiegach prąd I (linia czerwona) płynie bez przerwy i w obu kierunkach
- jest to też sinusoida jak i dla napięcia U. Napięcie U pod obciążeniem (linia
zielona) jest nieco niższe od napięcia biegu jałowego (linia szara) i zależy od
spadku napięcia na rezystancji wewnętrznej wywołanego prądem I.
Zupełnie inaczej sprawa przedstawia się gdy transformator pracuje
z prostownikiem tak jak na rysunku 10.5. W tym układzie prąd I, który
wypływa z transformatora nie jest już tylko zależny od obciążenia RL. Prąd
ten płynie tylko w krótkim czasie gdy napięcie na kondensatorze spadnie na
rys. 10.4
tyle aby umożliwić przewodzenie mostka prostowniczego i doładowanie
kondensatora. Jak widać na przebiegach z rys. 10.5 wartość prądu I
doładowującego kondensator jest dużo większa niż dla układu z rys. 10.4.
Przy tak dużej chwilowej wartości prądu płynącego przez uzwojenie wtórne
transformatora spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej jest dużo
większy niż w układzie z rys. 10.4. Większy prąd powoduje więc znaczny
spadek napięcia wyjściowego transformatora. Wydawałoby się, że lepiej jest
stosować w takim razie sztywne transformatory (o małej rezystancji
uzwojeń), ale to z kolei sprawi, że popłynie większy prąd przez mostek
prostowniczy powodując zwiększenie spadku napięcia na przewodzących
diodach nawet dwukrotnie. Dla typowych diód z rodziny 1N4001 ... 1N4007
będzie to oznaczało zwiększenie spadku z 1V (przy 1A) nawet do ponad
1,5V, co dla układu mostkowego da obniżenie napięcia wyjściowego zasilacza
nawet o 3V.
Podsumowując nie da się określić wprost jakie będzie naprawdę napięcie
rys. 10.5
wyjściowe z prostownika. Będzie ono na pewno niższe niż wynikałoby to z
prostego przemnożenia katalogowej wartości napięcia nominalnego Unsk
pomnożonego przez pierwiastek z dwóch. Dlatego należy dobierać
transformator o mocy większej niż wynikałoby z porównania mocy
wyjściowej jaką potrzebujemy z katalogową wartością mocy transformatora.
Niektóre prace poświęcone tym zagadnieniom podają, że różnica ta powinna
być nawet dwukrotna, takie podejście jest moim zdaniem trochę
przesadzone.
Na moc prądu stałego dla układu z rys.10.5 składa się moc oddawana do
obciążenia czyli IL· UL i moc strat na prostowniku czyli 2UD· IL, gdzie IL jest
średnim prądem obciążenia, a UD to spadek napięcia na diodzie przy prądzie
I L. Ponieważ zgodnie z wcześniejszymi rozważaniami wartość chwilowa
prądu ładowania kondensatora jest dużo większa od wartości średniej prądu
IL, to aby nie dopuścić do przekroczenia dopuszczalnej mocy strat
transformatora, jego moc znamionowa powinna być większa od mocy prądu
stałego, co można przedstawić wzorem:
PTr=α
α · IL· (UL+ 2UD)
gdzie α jest współczynnikiem umożliwiający uwzględnienie większej wartości
skutecznej prądu. Dla układu jak na rys.10.5 współczynnik ten powinien
wynosić 1,2. W praktyce lepiej jest przyjąć 1,5 co oczywiście będzie
skutkowało większymi wymiarami transformatora ale da w zamian lepszą
sprawność układu.
4
Dla zasilacza, który wspólnie chcemy zaprojektować bilans mocy potrzebny
do określenia mocy transformatora przeprowadzę dopiero po wyborze
układów prostowników i ich ilości oraz układów stabilizatorów i określeniu
wartości napięć wyjściowych transformatora.
Teraz należy się zastanowić ile uzwojeń wtórnych powinien mieć
transformator, który będziemy chcieli zastosować. Dla zasilacza, którego
parametry i zastosowanie określiłem wcześniej dobrze jest zastosować
transformator o trzech uzwojeniach wtórnych - symbol takiego
transformatora jest pokazany na rysunku 10.6. Dwa uzwojenia będą o takiej
samej wartości napięcia oraz obciążalności i będą służyły do uzyskania
napięć zasilacza ±12V, trzecie uzwojenie będzie służyło dla uzyskania
rys. 10.6
napięcia +5V - wartość napięcia tego uzwojenia jak łatwo się domyślić będzie
mniejsza niż pozostałych dwóch.
Wybór takiego transformatora pozwoli na zmniejszenie jego mocy (niższe
napięcie jednego z uzwojeń) oraz na separację poszczególnych zasilań od
siebie co nieraz może się przydać. Pociąga to oczywiście za sobą konieczność
użycia trzech prostowników ale przy obecnych cenach tych elementów nie
jest to duży wydatek. W przypadku gdy masa układu zasilanego z naszego
rys. 10.7
zasilacza będzie wspólna, wystarczy przewidzieć w konstrukcji obudowy
zasilacza zewnętrzne zwory umożliwiające połączenie mas poszczególnych
napięć zasilacza. Do realizacji napięć ±12V można by użyć jednego
prostownika stosując układ z tak zwanym dzielonym uzwojeniem wtórnym
(rysunek 10.7) ale wówczas pozbawimy się możliwości separacji tych zasilań.
Ostateczny wybór i tak będzie zależny od możliwości zakupu właściwego
transformatora.
Prostownik
W dziale "Diody" zostały krótko omówione rodzaje prostowników. Tutaj jest
miejsce aby potraktować ten temat nieco szerzej. Dla przypomnienia
prostowniki dzieli się na:
- jednopołówkowe
- dwupołówkowe (mostkowe)
Prostownik jednopołówkowy przedstawiony jest na rysunku 10.8,
a wzory [1] związane z tym układem po prawej stronie rysunku. Niektóre
z tych wzorów mogą się przydać przy projektowaniu zasilaczy. Na rysunku
5
10.9 przedstawione są przebiegi napięć i prądów w układzie prostownika z
rys. 10.8
rys. 10.8
Na rys. 10.8 jest przedstawiony najprostszy układ prostownika. Jest to
prostownik jednopołówkowy, ponieważ prąd płynie przez diodę tylko podczas
dodatniej połówki sinusoidy napięcia u0(t), będącego napięciem uzwojenia
wtórnego transformatora. Jeżeli do wyjścia prostownika nie jest dołączone
obciążenie RL (praca w biegu jałowym), to kondensator C zostaje
naładowany w czasie dodatniej połówki sinusoidy napięcia u0(t) do wartości
maksymalnej biegu jałowego
Uwy0=1,41 · U0sk- UD
gdzie 1,41 to pierwiastek z liczby 2, a UD jest napięciem przewodzenia diody,
rys. 10.9
natomiast U0sk jest wartością skuteczną napięcia uzwojenia wtórnego
transformatora w biegu jałowym.
W czsie ujemnej połówki sinusoidy napięcia na transformatorze, dioda nie
przewodzi i występuje na niej maksymalne napięcie wsteczne równe
URM=2· 1,41 · U0sk- UD ≅ 2,82 · U0sk
Jeżeli układ prostownika zostanie obciążony rezystorem RL, to kondensator
C będzie rozładowywany przez ten rezystor tak długo dopóki nie przewodzi
dioda czyli do czasu aż napięcie na na wyjściu transformatora będzie większe
o UD od napięcia wyjściowego, kondensator C zostanie wówczas ponownie
naładowany do napięcia wyjściowego, którego wartość zależna jest (jak już
wiadomo) od rezystancji wewnętrznej transformatora.
Na rysunku 10.9 przedstawione są przebiegi napięć i prądu w układzie
prostownika jednopołówkowego. Krzywa koloru czerwonego to prąd
transformatora doładowujący kondensator, kolorem zielonym został
oznaczony przebieg napięcia wyjściowego, widać na nim zaznaczoną wartość
międzyszczytową tętnień. Na przebiegu napięcia wyjścioweo widać, że czas
rozładowywania kondensatora jest znacznie dłuższy od czasu ładowania, a
więc nawet przy nieduzych obciążeniach kondensator będzie mocno
rozładowywany i na wyjściu będą duże tętnienia. Układ prostownika
jednopołówkowego może więc być stosowany tylko tam gdzie są małe
obciążenia i gdzie nie zależy nam na małych tętnieniach napięcia
6
wyjściowego.
Prostownik dwupołówkowy mostkowy przedstawiony jest na rysunku
10.10, a wzory [1] związane z tym układem po prawej stronie rysunku.
Niektóre z tych wzorów mogą się przydać przy projektowaniu zasilaczy. Na
rysunku 10.11 przedstawione są przebiegi napięć i prądów w układzie
prostownika z rys. 10.10.
rys. 10.10
Mechanizm prostowania dwupołówkowego przedstawiłem już w dziale
Diody, a więc w tym miejscu nie będę już tego powtarzał. W układzie
prostownika dwupołówkowego uzyskuje się znacznie lepszy stosunek czasu
rozładowania kondensatora do czasu ładowania niż w układzie
jednopołówkowym, inaczej mówiąc przy tym samym obciążeniu czas
rozładowania kondensatora w układzie mostkowym jest znacznie krótszy niż
w układzie jednopołówkowym. Efektem tego są mniejsze tętnienia napięcia
wyjściowego.
Na rys. 10.10 jest przedstawiony układ prostownika mostkowego. Jest to
prostownik dwupołówkowy, ponieważ prąd płynie przez diody podczas
dodatniej i ujemnej połówki sinusoidy napięcia u0(t), będącego napięciem
7
rys. 10.11
uzwojenia wtórnego transformatora. Jeżeli do wyjścia prostownika nie jest
dołączone obciążenie RL (praca w biegu jałowym), to kondensator C zostaje
naładowany w czasie dodatniej połówki sinusoidy napięcia u0(t) do wartości
maksymalnej biegu jałowego równej
Uwy0=1,41 · U0sk- 2 · UD
gdzie 1,41 to pierwiastek z liczby 2, a UD jest napięciem przewodzenia diody,
natomiast U0sk jest wartością skuteczną napięcia uzwojenia wtórnego
transformatora w biegu jałowym. Jeżeli układ zostanie obciążony rezystancją
RL to kondensator jest rozładowywany aż do momentu gdy podczas trwania
ujemnej połówki sinusoidy napięcie u0(t) przewyższy napięcie na
kondensatorze i wówczas kondensator zostanie doładowany przez drugą parę
diod mostka (patrz dział Diody). Jak widać z powyższego wzoru napięcie na
kondensatorze będzie pomniejszone o podwójny spadek napięcia
przewodzenia diody (dla każdej połówki sinusoidy w obwodzie ładowania
kondensatora są dwie diody połączone szeregowo), co jest mniej korzystne
niż w przypadku prostownika jednopołówkowego (należy to uwzględnić przy
doborze napięć wtórnychtransformatora). Natomiast niewątpliwą korzyścią
jest to, że w układzie mostkowym można uzyskać dwa razy większy prąd
stosując ten sam typ diod co w układzie jednopołówkowym. Na przykład dla
diod z serii 1N4001 ... 1N4007 prąd przewodzenia wynosi 1A , to w układzie
mostkowym można uzyskać 2A. Jest to spowodowane tym, że średni prąd
przewodzenia każdej gałęzi mostka jest równy połowie prądu wyjściowego
(zgodnie z zasadą zachowania ładunku). Moc strat dla pojedynczej diody
będzie w związku z tym o połowę mniejszy niż dla diody w układzie
jednopołówkowym. Następną korzyścią jest to że napięcia wsteczne jest dwa
razy mniejsze niż w układzie prostownika jednopołówkowego i wynosi
URM=1,41 · U0sk- 2 · UD
Bardzo istotną sprawą, na którą należy zwrócić uwagę jest fakt
występowania dużego prądu ładującego kondensator w momencie włączenia
zasilania. Jest to spowodowane tym, że kondensator nie jest naładowany i
układ zachowuje się tak jakby wystąpiło chwilowe zwarcie, czyli popłynie
prąd ograniczony jedynie rezystancją wewnętrzną transformatora. Jeżeli
rezystancja ta jest mała, to często stosuje się, szczególnie w zasilaczach dla
wzmacniaczy mocy, szeregową rezystancję ograniczającą szczytowy prąd
przewodzenia IDM. Również w tym przypadku układ mostkowy okazuje się
bardziej korzystnym gdyż szczytowy prąd przewodzenia jest 1,41
(pierwiastek z dwóch) razy mniejszy niż w układzie jednopołówkowym. Na
koniec jeszcze jedna zaleta układu mostkowego - napięcie tętnień Utpp jest w
przybliżeniu dwukrotnie mniejsze niż w układzie jednopołówkowym.
8
Podsumowując bardziej korzystnym i najczęściej stosowanym jest układ
prostownika mostkowego. Również w naszym przykładzie zasilacza
zastosujemy prostowniki mostkowe budując je np. z diod 1N4001 (lub
podobnych) ewentualnie można zastosować gotowe mostki na prąd 1A.
Schemat układu prostowników dla naszego zasilacza przedstawiony jest na
rysunku 10.12. Kondensatory C1, C2, i C3 należy obliczyć korzystając
z przybliżonego wzoru na napięcie tętnień Utpp przy uwzględnieniu wzoru na
minimalne napięcie wyjściowe Uwymin.
rys. 10.12
Szczegółowe wyliczenia (patrz przykład) będą oczywiście możliwe dopiero
po określeniu jakie napięcie wyjściowe jest potrzebne i jakie napięcie
minimalne na wyjściu prostownika jest dopuszczalne. Jest to uzależnione od
zastosowanego układu stabilizatora (musimy wiedzieć jaka jest dopuszczalna
różnica napięć pomiędzy wyjściem, a wejściem stabilizatora).
Prostownik dwupołówkowy z dzielonym uzwojeniem wtórnym
Kończąc temat prostowników w zasilaczach warto poświęcić chwilę uwagi
prostownikom z dzielonym uzwojeniem wtórnym. Układ takiego prostownika
jest przedstawiony na rysunku 10.13, a wzory [1] związane z tym układem
po prawej stronie rysunku. Cechą charakterystyczną takiego układu jest to
że środkowy odczep uzwojenia transformatora (lub punkt połączenia dwóch
identycznych uzwojeń) jest dołączony do masy układu.
rys. 10.13
rys. 10.14
9
Układ z rysunku 10.13 zachowuje wszystkie cechy układu prostownika
dwupołówkowego (o czym świadczą podane powyżej wzory), a ponadto
dzięki temu, że dla każdego półokresu napięcia transformatora u0 prąd płynie
tylko przez jedną diodę strata napięcia wyjściowego spowodowana spadkiem
napięcia na diodzie jest o połowę mniejsza (czyli taka jak dla układu
jednopołówkowego). Wydawałoby się, że układ ten jest lepszy od układu
mostkowego gdyż potrzebne są tylko dwie diody i są mniejsze straty na
napięciu wyjściowym, ale jak łatwo zauważyć zamiast jednego uzwojenia
wtórnego potrzebne są dwa uzwojenia o tych samych napięciach
wyjściowych. Wprawdzie uzwojenia te mogą być o mocy dwa razy mniejszej
niż dla układu mostkowego, lecz będzie to okupione dwukrotnym
zwiększeniem rezystancji wewnętrznej transformatora, a co za tym idzie
większymi stratami napięcia na transformatorze. Przy małych napięciach
wyjściowych, dla których spadki napięcia na diodzie są znacznymi, lepiej jest
stosować układ z dzielonym uzwojeniem wtórnym, natomiast dla dużych
napięć wyjściowych korzystniejszy jest układ mostkowy.
Modyfikując układ z rysunku 10.13 można otrzymać układ, w którym
uzyska się jednocześnie dodatnie i ujemne napięcie wyjściowe. Układ taki
jest pokazany na rysunku 10.14.
W przeciwieństwie do układu z rys.10.13, gdzie nie były wykorzystywane
ujemne połówki napiecia u0 w każdym z uzwojeń transformatora, przez
dodanie dwóch diod odwrotnie włączony otrzymuje się układ (rys. 10.14), na
wyjściu którego są dwa napięcia symetryczne względem masy. Jeżeli się
bliżej przyjrzeć temu układowi to łatwo zauważyć że tak naprawdę diody D1
... D4 stanowią układ połączeń mostka (patrz rysunek 10.7), a więc zamiast
diod można zastosować gotowy mostek.
rys. 10.15
Jeżeli nie zależy nam na izolowanych od siebie masach napięć dodatniego i
ujemnego w zasilaczu, to aż się prosi aby układ taki zastosować w
przykładzie zasilacza, w którym mają być dwa symetryczne napięcia
wyjściowe. Przy takim założeniu schemat układu prostowników dla naszego
zasilacza przedstawiony jest na rysunku 10.15.
Kondensator filtrujący
Kondensator, który należy umieścić na wyjściu układu prostownika odgrywa
bardzo ważną rolę gdyż od niego zależy wielkość tętnień napięcia
wyjściowego, o czym świadczą przytoczone wcześniej wzory na napięcie
tętnień Utpp.
Z wzorów tych jasno wynika, że im większa pojemność kondensatora tym
tętnienia mniejsze. Można również zauważyć, że im większy prąd wyjściowy
tym większy kondensator należałoby zastosować.
Przekształcając matematycznie wzór na Utpp (dla prostownika
dwupołówkowego) można otrzymać zależność na wartość pojemności
kondensatora filtrującego przy zakładanych wartościach tętnień i prądu
wyjściowego.
C=Iwy/(2·f·Utpp)
gdzie f=50Hz jest częstotliwością napięcia sieciowego 230V.
Zakładając napięcie tętnień 0,5V przy prądzie 1,5A obliczona wartość
10
pojemności kondensatora filtrującego wyniesie C=30000µF, co jest wartością
bardzo dużą, w praktyce stosuje się o wiele mniejsze pojemności, godząc się
z większymi tętnieniami. Dopuszczalną wartość tętnień wyznaczy nam
znamionowa wartość napięcia wyjściowego transformatora (jakim będziemy
dysponować), spadek napięcia na diodach prostownika oraz wymagana
różnica napięć pomiędzy wyjściem i wejściem stabilizatora oraz oczywiście
napięcie wyjściowe stabilizatora.
11