خانه
محصولات
آموزش
دربارهما
تماسباماانتخاب درست خازن صافی در یکسوساز ها
محاسبه خازن صافی یکسوساز‌های نیم موج و تمام موج با ترانس سر وسط و همچنین یکسوساز پل را در این مقاله سعی کردیم با زبان بسیار ساده آموزش دهیم. رایج‌ترین نوع فیلتر، فیلتر خازنی بوده که معمولا بعد از یکسوسازی از این قطعه استفاده میشود.
- فیلتر کردن بسیار ضروری است، زیرا مدارهای الکترونیکی به جریان و ولتاژ DC ثابت برای تغذیه و بایاس مناسب نیاز دارند.
- ولتاژ خروجی دارای نوسانات 50HZ یکسوساز نیم موج و یا دارای نوسانات 100HZ یکسوساز تمام موج را باید فیلتر کرد تا تغییرات شدید و پردامنه ولتاژ خروجی کاهش پیدا کند.
شکل موج یکسوساز نیم موج و تمام موج قبل و بعد از فیلتر خازنی:
برای درک بهتر مدار ساده یکسوساز نیم موج را نگاه کنید. در پیک مثبت دیود جریان را عبور داده و این جریان دو سر مقاومت بار و خازن می‌افتد. در این لحظه خازن شارژ میشود. حال در نیم سیکل منفی دیود جریانی را از خود عبور نمی‌دهد و خازن در این مدت به صورت نمایی تخلیه میشود و این روند ادامه دارد تا شکل موج یکسوساز نیم موج به خط صاف شباهت بیشتری پیدا کند و به ولتاژ DC نزدیکتر شویم.
ریپل چیست؟
تنها اختلاف شکل موج ساخته شده با ولتاژ DC (خط صاف) تغییرات ناچیزی است که در اثر شارژ و دشارژ خازن به وجود می‌آید. که به این تغییرات ریپل یا Ripple میگویند. هر چقدر مقدار ریپل کمتر باشد در نتیجه ولتاژ به DC بودن نزدیکتر میشود.
دو راه حل کاهش ریپل
- افزایش ظرفیت خازن صافی.
- افزایش فرکانس بعد از دیود‌های یکسوساز.
همانطور که می‌دانید در صورتی که از برق کشورمان ایران استفاده کنیم، فرکانس برق شهر برابر با 50HZ بوده و در یکسوساز نیم موج این فرکانس بعد از دیود نیز 50HZ است. اما در یکسوساز تمام موج با ترانسفورماتور سر وسط و همچنین یکسوساز پل، این فرکانس دو برابر فرکانس ورودی یعنی 100HZ می‌باشد. پس یکی از بهترین روش‌ها برای کاهش ریپل استفاده از یکسوساز‌هایی است که فرکانس بعد از یکسوسازی 100HZ باشد.
به عبارت دیگر خازن در یکسوساز تمام موج با ترانس سر وسط و پل نسبت به یکسوساز نیم موج با نرخ تکرار دو برابر شارژ و دشارژ میشود و مدت زمان تخلیه خازن نصف حالت به کار رفته در یکسوساز نیم موج می‌باشد. به همین دلیل ریپل خیلی کمتر شده و ولتاژ به DC نزدیکتر خواهد شد.
پارامتر های مهم محاسبه ظرفیت خازن:
حال برای محاسبه ظرفیت خازن لازم است با پارامتر‌های زیر آشنا شوید:
- I: جریان DC بار
- VR: ولتاژ ریپل
- F: فرکانس
- C: ظرفیت خازن فیلتر
حال با رابطه C=I/ (50*Vr) برای یکسوساز نیم موج و C=I/ (100*Vr) برای یکسوساز تمام موج با ترانس سر وسط و یکسوساز تمام موج پل، ظرفیت خازن را محاسبه می‌کنیم. دقت کنید که ضریب ۵۰ همان فرکانس 50HZ در خروجی یکسوساز نیم موج و ضریب ۱۰۰ همان فرکانس 100HZ در خروجی یکسوساز تمام موج می‌باشد.
از این رابطه برای محاسبه ظرفیت خازن برای یکسوساز نیم موج C=Vdc/ (Vr*50*RL) و برای یکسوساز تمام موج سر وسط و پل C=Vdc/ (Vr*100*RL) نیز می‌توانیم استفاده کنیم.
قانون سرانگشتی برای محاسبه ولتاژ ریپل:
از دید عملی چون مقدار ریپل کمتر از ۱۰ درصد مقدار Vdc در خروجی یکسوساز می‌باشد. در نتیجه ولتاژ ریپل را ۱۰ درصد Vdc برای طراحی معمولی و ولتاژ ریپل را ۵ درصد Vdc برای مدارهای حساس انتخاب می‌کنیم. پس اگر Vdc=22 در خروجی یکسوساز پل باشد، در نتیجه ولتاژ ریپل را برابر ۲.۲ ولت قرار می‌دهیم.
مثال:
حال فرض کنید ولتاژ DC یکسوساز پل برابر با ۲۲ ولت و مقاومت بار یک کیلو اهم باشد. ظرفیت خازن صافی را محاسبه کنید:
چون از یکسوساز پل استفاده می‌کنیم، پس فرکانس خروجی این یکسوساز برابر 100HZ است. درصورتی که ولتاژ ریپل را ۱۰ درصد ولتاژ DC در نظر بگیریم Vr=2.2V، حال به راحتی ظرفیت خازن را از رابطه C=Vdc/ (Vr*100*RL) محاسبه کرده و ظرفیت خازن برابر با ۱۰۰ میکروفاراد میشود.
محاسبه ولتاژ کاری خازن فیلتر:
برای انتخاب ولتاژ کاری مناسب باید به ولتاژ پیک خروجی یکسوساز دقت کنیم و حداقل ولتاژ کاری خازن صافی را ۲۰ درصد ولتاژ پیک + ولتاژ پیک در نظر بگیریم و به نزدیک‌ترین رقم ولتاژ کاری خازن به سمت بالا گرد کنیم. فرض کنید VP=34.5V باشد. در نتیجه ولتاژ کاری خازن صافی برابر است با VC=34.5+ (0.20*34.5) =41.4V پس طبق ولتاژ کاری استاندارد زیر، عدد ۵۰ ولت را برای خازن انتخاب می‌کنیم.
ولتاژ کاری رایج خازن‌های الکترولیت:
ولتاژ کاری رایج خازن‌های الکترولیت عبارتند از ۱۰V، ۱۶V، ۲۵V، ۳۵V، ۵۰V، ۶۳V، ۱۰۰V، ۱۶۰V، ۲۵۰V، ۳۵۰V، ۴۵۰V
با اتصال باز و اتصال کوتاه خازن فیلتر چه اتفاقی می‌افتد:
در صورتی که خازن فیلتر به هر دلیلی اتصال بازشود (مثل قلع مردگی یا نشتی خازن فیلتر) در خروجی به جای سیگنال DC همان سیگنال تمام موج دیود‌ها وجود داشته باشد، ولتاژ خروجی به صورت تقریبی ۳۰ درصد افت می‌کند. و همچنین با اتصال کوتاه خازن فیلتر، خروجی اتصال کوتاه شده و ماکزیمم جریان از دیود‌ها عبور کرده و باعث سوختن دیود‌ها میشود.
برای مشاهده ویدیو محاسبه خازن صافی یکسوساز میتوانید به کانال یوتیوب مراجعه کنید.
پیشنهاد:
بعد از محاسبه خازن صافی یکسوساز، پیشنهاد میشود مقاله جلوگیری از جریان هجومی یکسوساز‌ها که توسط خازن صافی ایجاد میشود را برای جلوگیری از سوختن دیود‌ها مطالعه کنید.