Влияние размера конденсатора на выходное напряжение схемы выпрямителя

Я анализировал схему однополупериодного выпрямителя, в которой сглаживающий конденсатор используется для фильтрации присутствующих волн. Я экспериментировал с разными размерами конденсаторов на Multisim.

Я подумал, что то, что я нашел, было странным. Я искал в Интернете и пытался придумать объяснения, но почему-то не могу и был бы очень признателен за помощь.

Наблюдения (с использованием входного сигнала переменного тока с пиковым напряжением 5 В):

  1. Если я оставлю резистор фиксированным на 1 кОм и использую конденсатор на 1 мкФ, я получу график пилообразной формы (ожидаемый) с пульсациями приличного размера, а пиковое напряжение пульсаций составит 4,4 В.

  2. Если я увеличил размер конденсатора до 100 мкФ и оставил резистор фиксированным, я получил более плавное (более похожее на постоянное) напряжение. Однако значение этого более плавного постоянного тока теперь составляет 4,1 В, что я нахожу странным. Разве это постоянное напряжение не должно быть точно таким же, как пиковое значение 4,4 В, полученное с использованием конденсатора емкостью 1 мкФ?

  3. Я также заметил, что чем больше размер конденсатора, тем больше времени требуется для стабилизации напряжения. Это означает, что для конденсатора 100 мкФ потребовалось примерно 40 мс, чтобы напряжение поднялось и осталось фиксированным на уровне 4,1 В, в отличие от конденсатора 1 мкФ, который сразу же давал постоянную форму волны при включении.

Мне интересно, влияет ли размер конденсатора на реакцию схемы.

Никак не могу найти объяснение этому феномену.

Я думаю, вы должны добавить схемы, чтобы было ясно, какова ваша схема, нагрузка и точки измерения. На панели инструментов редактора есть кнопка схемы. Дважды щелкните компонент, чтобы изменить его свойства. Используйте Сохранить и Вставить, чтобы сохранить схему в вашем вопросе. Вам не нужна учетная запись, снимок экрана или загрузка.

Ответы (1)

Единственное временное окно, в котором конденсатор может получить заряд, - это когда напряжение переменного тока положительно и немного выше по амплитуде, чем напряжение на конденсаторе. Только тогда ток может пройти через диод.

Если у вас есть конденсатор небольшой емкости (скажем, 1 мкФ), он легче разряжается нагрузкой, и когда этот конденсатор перезаряжается, это временное окно начинается раньше в положительной форме волны переменного тока, следовательно, конденсатор меньшей емкости имеет роскошь заряжается дольше по сравнению с конденсатором большей емкости. Как только переменное напряжение достигает положительного пика, зарядка прекращается, потому что диод быстро смещается в обратном направлении:

введите описание изображения здесь

  • Красный - это форма волны переменного тока с пиком на уровне 5 вольт.
  • Синий — выпрямленный выход, слегка сглаженный конденсатором 1 мкФ (4,384 вольта)
  • Зеленый — ток через диод с пиковым значением 4,623 мА.

Для того же нагрузочного резистора конденсатор большей емкости (100 мкФ) почти не разряжается (как и ожидалось), и, следовательно, временное окно, в котором он может получать заряд, начинается намного позже в форме сигнала переменного тока и, следовательно, должен иметь гораздо более короткий продолжительность: -

введите описание изображения здесь

  • Ток (зеленый) достигает пика при 69,5 мА, и, конечно, этот уровень тока вызывает большее падение напряжения на диоде. Также обратите внимание, что временное окно для перезарядки конденсатора стало намного меньше.
  • Синий (из-за падения диода) достигает максимума при 4,347 вольт (ранее 4,384 вольта), т.е. на 30 мВ меньше.

В моей симуляции используется диод 1N4003, а другие диоды могут давать большее падение напряжения при более высокой нагрузке (ОП говорит о падении напряжения с 4,4 вольта до 4,1 вольта).

Итак, как было сказано, в течение этого уменьшенного периода заряда потребность в токе для перезарядки большего конденсатора значительно выше, что приводит к большему падению напряжения на диоде, и напряжение теряется. Другими словами, он никогда не сможет достичь такого же пикового значения постоянного тока из-за диодных потерь.

Это укороченное временное окно, в котором более крупный конденсатор получает заряд, также объясняет увеличение времени, которое требуется ему для достижения полного заряда (за исключением того факта, что конденсаторы большего размера в любом случае требуют больше времени для зарядки от ограниченного или ограниченного источника энергии).

Большое спасибо ! Это помогло мне понять, что происходит
Это хорошо. Наслаждайтесь своим временем на бирже стека и добро пожаловать.
привет, я просто хотел еще несколько разъяснений по поводу того, что вы сделали в посте. Вы сказали, что сокращенный период времени, в течение которого конденсатор большей емкости заряжался, объясняет увеличение времени, необходимого для достижения полной зарядки. Может быть, я что-то неправильно понимаю, но разве напряжение на конденсаторе не должно следовать за напряжением питания по мере его изменения, и, таким образом, даже если временные рамки меньше, напряжение на конденсаторе должно быть аналогично напряжению питания (с учетом диодных потерь).
В своем вопросе вы сказали следующее: я также заметил, что чем больше размер конденсатора, тем больше времени требуется для стабилизации напряжения, и я объяснил это тем, что требуется больший ток в более коротком окне, чтобы принять этот ток и, следовательно, , из-за чрезмерного падения напряжения на диоде он не достигнет пика напряжения так быстро. Тем не менее, в моем симуляторе, похоже, это происходит за один цикл, поэтому, возможно, вы можете показать схему, которую вы использовали, которая заняла больше времени.
Влияние размера конденсатора на выходное напряжение схемы выпрямителя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v