От чего зависит коэффициент пульсации. Коэффициент пульсации освещенности: причины, влияние и методы снижения

Таким образом, коэффициент пульсации освещенности в данном промышленном помещении равен 5,3%, что значительно ниже нормируемого значения 20%.

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов

Предложенная в примере схема расфазировки является одной из наиболее оптимальных. Рассмотрим также ряд схем подключения светильников в трёхфазной сети:

Подключение поперечных рядов к отдельным фазам: К_п = 10,9%.

A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C

Подключение продольных рядов к отдельным фазам: К_п = 13,6%.

A – A – A – A – A – A – A – A – A
B – B – B – B – B – B – B – B – B
C – C – C – C – C – C – C – C – C

Подключение светильников одной фазы в шахматном порядке для обеспечения равномерного распределения освещённости в дежурном режиме работы осветительной установки (светильники фазы А): К_п = 13,3%.

A – B – A – C – A – B – A – C – A
B – A – C – A – B – A – C – A – B
A – B – A – C – A– B – A – C – A

Подключение светильников к двум фазам в каждом продольном ряду трёхфазной сети: К_п = 8,2%.

A – B – A – B – A – B – A – B – A
B – C – B – C – B – C – B – C – B
C – A – C – A – C – A – C – A – C

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов (щитов управления, пускателей, автоматов, кабелей, лотков, монтажных коробок и др. ).

В связи с этим целесообразно рассматривать несколько вариантов схем расфазировки и выбирать наиболее простой из удовлетворяющих нормируемым требованиям.

Программа расчета коэффициента пульсации освещенности

Автором статьи совместно с Андреем Леготиным ([email protected]) была разработана программа, производящая автоматизированный расчёт пп. 3, 6 – 10. Исходными данными являются габариты помещения, высота подвеса светильников относительно расчётной плоскости, тип источников света и значения освещённости в контрольных точках, полученные в расчётной программе.

Программа производит расчёт индекса помещения, автоматически предлагает минимальное количество расчётных точек (возможен ручной ввод), рассчитывает коэффициент пульсации освещенности для металлогалогенных, ртутных и люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА в каждой контрольной точке, а также коэффициент пульсации освещенности всей осветительной установки. Программа доступна в режиме онлайн на нашем сайте www.heliocity.ru/pulsacii-osveshchennosti/

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*.
2. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
3. ГОСТ Р 54945-2012 Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности.
4. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Знак. – 972 с: ил.

Пульсация светового потока

На многие вещи, связанные с повседневной деятельностью человека, зачастую влияет качество света—это давно известный факт. Иногда мы даже не задумываемся о последствиях—процессы проходят на подсознательном уровне, почти как во сне. Как снизить нагрузку на мозг в четыре раза и увеличить эффективность труда, а также о других эффектах пульсации светового потока—подробнее в нашей статье.

В двух словах

Пульсация светового потока = эффект мерцания.

Снижение пульсаций источника света является важной составляющей в борьбе за качество света. В последнее время одним из заметных трендов на рынке LED-освещения становится гонка за нулевым значением коэффициента пульсации. Так ли это важно на самом деле, давайте разбираться

Подробнее о коэффициенте пульсации

Пульсация светового потока—это одна из основных характеристик источников искусственного освещения, отражающая частоту мерцания и качество света в целом. Характеризуется данный эффект специальным параметром—коэффициентом пульсации.

Для тех, кто любит формулы и ГОСТы

Коэффициент пульсации—это относительная величина и измеряется она в % от разности максимального и минимального значений освещенности в люксах, приведенная к усредненному значению освещенности за период.

В России  ограничения по значениям Kп светильников регламентируются СНиП 23-05-95, ГОСТ 17677-82 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В Европе и США подобных норм не существует. Основные ограничения, существующие в России:

1. Пульсации освещенности, частотой до 300 Гц, на рабочих местах не должны превышать 20%, в некоторых случаях (при работе с ПЭВМ) – 5%.

2. В местах временного пребывания (коридоры, лестницы, переходы и т.п.) уровень пульсации не нормируется.

3. Не нормируются пульсации освещенности, частота которых превышает 300 Гц.

Предыстория появления эффекта

Физика работы LED такова, что включение диода возможно только при определенном значении силы тока и его направлении. Для подключения светодиодных светильников в цепях переменного напряжения (бытовой сети) и управления их яркостью мы, как специалисты-светотехники, вынуждены применять специальные пускорегулирующие устройства—LED-драйверы и диммеры с широтно-импульсной модуляцией—ШИМ (о ней читайте в нашей следующей статье).

И здесь все просто—колебания тока на выходе таких устройств порождает колебания светового потока LED, именно поэтому применение пускорегулирующей аппаратуры в системах освещения порождают подобный специфический эффект.

В этом плане обычная лампа накаливания подвержена тем же самым воздействиям со стороны питающей сети. Однако, она более инертна по своим характеристикам, поэтому мерцания частотой в 50 Гц фактически отсутствуют.

Теперь немного о том, как пульсация света может влиять на самочувствие человека и чем она опасна.

О пороге восприятия частоты пульсаций света и их влияние на человека

В большинстве случаев человеческий глаз не фиксирует пульсацию источника искусственного света, поскольку существует определенный порог восприятия, связанный с особенностями нашего зрения и частотой самих пульсаций.

Многократными исследованиями доказано, что критическая частота восприятия пульсаций—300 Гц, при достижении этого значения человеческий мозг перестает воспринимать их как таковые. При частоте до 120 Гц мозг на подсознательном уровне воспринимает пульсацию как некий “месседж” и пытается его обработать. Считается, что таким образом, человек воспринимает до 4 частот мерцаний от различных источников света, что в значительной степени повышает “загруженность” его центрального вычислителя—головного мозга.

Можно выделить два вида влияний пульсации светового потока на человека: краткосрочные и долгосрочные, см. таблицу 1.

Таблица 1

Влияние пульсаций на человека

Стробоскопический эффект — положительные и отрицательные стороны

Наиболее опасным последствием пульсации света можно назвать стробоскопический эффект на промышленных объектах, где присутствуют быстро движущиеся открытые механизмы и детали машин. Частота их вращения может совпасть с частотой мерцания света и может показаться, что механизм неподвижен, что зачастую является причиной серьезных травм и повреждений, см.рисунок ниже

Эффект мерцания источника света может быть зафиксирован при фото- и видеосъемке на коротких выдержках—тот эффект, о котором было рассказано в самом начале статьи. Данный неприятный момент может испортить не только несколько фотографий, но и испортить имидж студий и съемочных павильонов.

Световое оборудование для клубов и концертных площадок

Лазерные и диодные стробоскопы—это одни из самых распространенных световых девайсов, которые любят применять в клубах и на дискотеках. Интересный кратковременный световой эффект повышает настроение посетителям и является абсолютно безвредным для человека.

В заключение от Aledo

В последнее время нам все чаще приходится слышать о том, что на рынке появляются светильники с коэффициентом пульсации 1-2%—это результат борьбы производителей LED за конкурентные преимущества, о которых мы писали в самом начале статьи.

Наша позиция в этом вопросе такова: коэффициент пульсации источника света 20%—это абсолютно нормальное и допустимое значение, обозначенное в ГОСТе и СанПиНе. Конечно, существуют условия труда и быта человека, где необходимо максимальное снижение Kп (до 5% и ниже), но это весьма частные и редкие случаи. Мы всегда стараемся анализировать проект, исходим из реальных потребностей наших клиентов и предлагаем наиболее рациональные варианты для систем освещения.

Кстати, в шоуруме kaledoscop есть специальный прибор, который мы используем для тестирования наших решений и поставляемого оборудования,—пульсометр. Приезжайте к нам в гости, за чашкой кофе или чая, мы сможем показать на деле, что такое пульсация светового потока и какие решения существуют в России и мире для снижения подобного эффекта.

Коэффициент пульсации, формула и примеры

Определение и формула коэффициента пульсации

О коэффициенте пульсации чаще всего говорят, когда рассматривают переменный электрический ток. Тогда рассматривают коэффициент пульсации напряжения или силы тока. Существует внутренне деление коэффициентов пульсации напряжения (тока) на: коэффициент пульсации напряжения (тока), коэффициент пульсации напряжения (тока) по среднему значению, по действующему значению.

В общем случае форма напряжения на выходе выпрямляющего устройства имеет постоянную (называемую полезной) и переменную (пульсирующую) составляющие.

Если представить выпрямленное напряжение в виде ряда Фурье, как сумму постоянной составляющей () и некоторого числа () гармоник, имеющих амплитуды , то коэффициент пульсации напряжения () можно определить формулой:

где n — номер гармоники.

При этом компоненту считают полезным результатом деятельности выпрямителя, в отличие от пульсаций . Если форма пульсаций сложная, то максимальным значением может обладать не первая гармоника, но обычно под k понимают ее. Она применяется в расчетах и записывается в технических документах оборудования.

Разновидности коэффициентов пульсации напряжения (тока)

Коэффициентом пульсации напряжения (тока) по среднему значению называют величину, равную отношению средней величины переменной компоненты пульсирующего напряжения (тока) к постоянной составляющей.

Коэффициент пульсации напряжения (тока) по действующему значению — это параметр, который находят как отношение действующего значения переменой компоненты пульсирующего напряжения (тока) к его неизменной компоненте.

Часто потребителям не важно, какая из гармоник на выходе выпрямляющего устройства обладает наибольшим размахом. Интерес составляет общий размах пульсаций, который характеризует абсолютный коэффициент пульсаций (), который определяют выражением:

или

Или применяют формулу:

или

Коэффициент пульсации напряжения измеряют при помощи осциллографа или двух вольтметров.

Коэффициент пульсации — это одна из самых значимых характеристик выпрямителя — устройства, которое предназначено для превращения переменного напряжения источника электрической энергии в постоянное.

Единицы измерения

Коэффициент пульсации рассматривают как безразмерную величину или он может указываться в процентах.

Примеры решения задач

Коэффициент — пульсация — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Коэффициент — пульсация

Cтраница 1

Коэффициент пульсации на шинах постоянного тока не должен превышать допустимых значений по условиям питания устройств РЗА.  [1]

Коэффициент пульсации, как следует из приведенного выражения, зависит от емкости и сопротивления объекта.  [3]

Коэффициент пульсации определяют по первой гармонике переменной составляющей выпрямленного напряжения, так как все высшие гармонические по своей абсолютной величине значительно меньше первой и ослабляются фильтром в большей степени.  [4]

Коэффициент пульсации на выходе фильтра задается требованиями приемника энергии к питающему напряжению, а коэффициент пульсации на выходе выпрямителя известен после выбора схемы выпрямления и определения ее параметров.  [5]

Коэффициент пульсации на шинах постоянного тока не должен превышать допустимых значений по условиям питания устройств РЗА.  [6]

Коэффициент пульсаций зависит от качества выпрямительной схемы.  [7]

Коэффициент пульсации, найденный из этого выражения для случая L 0, равен I / 2 / 3 0 47, что немного расходится с приведенным в начале данного параграфа коэффициентом 0 482 за счет неучета высших гармоник.  [8]

Коэффициент пульсаций равен, очевидно, нулю, но время нарастания ( измеренное между значениями 0 1 и 0 9 величины I ( t)) больше, чем для фильтров типов МПз, РПз и БЗ. Получить примерно такое же время нарастания можно, как мы уже видели, с помощью согласования этих функций путем изменения масштаба.  [9]

Коэффициент пульсации, найденный из этого выражения для случая L — 0, равен V 2 / 3 0 47, что немного расходится с приведенным в начале данного параграфа коэффициентом 0 482 за счет неучета высших гармоник.  [10]

Коэффициент пульсаций указывают в ТУ на выпрямитель.  [11]

Коэффициент пульсации при освещении одной газоразрядной лампой выше допустимого и достигает для ламп Л Б и ЛТБ 25 %, ЛХБ 35 %, а для других типов-еще большего значения.  [12]

Коэффициент пульсации, определенный по формуле ( 71), легко измерить.  [13]

Коэффициент пульсации, как следует из приведенного выражения, зависит от величины емкости и сопротивления конденсатора.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Что такое пульсация ламп.

10 Сентября 2019 г.

Более 90% окружающей его информации человек получает через органы зрения. Для наиболее качественного восприятия визуальной информации необходимо хорошее освещение. Органы зрения человека лучше всего приспособлены к естественному солнечному свету. Однако в помещениях и в темное время суток никак не обойтись без искусственных источников света. По сравнению с естественным, искусственное освещение имеет ряд недостатков. Один из них – это повышенная пульсация ламп, вызванная периодическими колебаниями уровня светового потока, излучаемого лампой.

Действие пульсаций света на здоровье человека.

Пульсации искусcтвенного света, излучаемого лампами оказывают существенное негативное влияние на здоровье человека — в первую очередь на органы зрения и центральную нервную систему. Мерцающий свет перегружает зрительную и нарвную систему человека, нарушает естественные биоритмы. Типичные симптомы воздействия пульсирующего светового потока — повышенная утомляемость, сухость и боль в глазах, головные боли, раздражительность. При длительном воздействии пульсации света могут приводить к хроническим заболеваниям.

В то же время, к сожалению, при обустройстве искусственного освещения уровню пульсации, как правило, не уделяют должного внимания.

Для нормирования таких пульсаций вводится коэффициент пульсации ламп, показывающий какую долю в общем уровне светового потока лампы занимают пульсации. В общем виде, коэффициент пульсации рассчитывается по формуле:

где L_max — максимальное значение светового потока, L_min — минимально значение светового потока, L₀ — среднее значение светового потока от лампы

Как и чем измеряли пульсацию ламп и мониторов.

На практике, определить коэффициент пульсации ламп без специальных приборов, пульмсметров, невозможно. Для измерения пульсаций рекомендуем:

• либо купить люксметр «Эколайт-01» или «Эколайт-02», занесенные в госреестр средств измерений, с поверкой или без нее,
• либо приобрести измеритель освещенности «Radex Lupin» — качественный бытовой люксметр цена которого существенно ниже, чем у профессиональных приборов,
• НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ (!!!) не пытаться измерить пульсации ламп и экранов при помощи карандашей, фотоаппаратов, смартфонов и других подручных предметов (как показывает практика — почти в 90% случаев даже «поймать» пульсацию, не говоря уже, чтобы ее измерить, не получится)

Результаты измерения пульсаций

Существует множество распространенных мнений, типа «лампы накаливания почти не пульсируют», «люминесцентные лампы с ЭПРА гарантированно имеют низкий уровень пульсации», «у светодиодных ламп не бывает пульсации» и т.п. На самом деле все не так однозначно. Мы провели множество измерений различных типов ламп и светильников и можем однозначно утверждать — к сожалению, практически нет АБСОЛЮТНО никакой связи между типом и стоимостью лампы или светильника и уровнем коэффициента пульсации излучаемогго света. Нам попадались как очень дорогие ультрасовременные светодиодные светильники с множеством режимов работы и, при этом, с коэффициентом пульсации под 100%, так и дешевые люминесцентные лампы с полным отсутствием пульсаций.

Тем не менее, можно утверждать, что, в первую очередь, уровень пульсаций освещенности зависит от типа применяемых ламп. По уровню возможных проблем с пульсацией светового потока мы разместили разные типы ламп в следующем порядке (по возрастающей):

1. Лампы накаливания. (пульсации до 25%)
2. Люминесцентные лампы. (возможны пульсации до 50%)
3. Светодиодные лампы. (возможны пульсации до 100%)

Ниже приведем пример измерения коэффициента пульсации лампы светодиодной потолочной типа «Армстронг». Для измерений была использована бесплатная программа пульсметра-люксметра для Android и Windows :

Для измерений мы использовали разработанный нами модуль люксметра-пульсметра-яркомера фотоголовку ФГ-01 (из состава приборов Эколайт-01, Эколайт-02), а также нашу БЕСПЛАТНО (!!!) распространяемую программу анализатора световых пульсаций «Эколайт-АП».

С результатами наших измерений пульсации различного типа ламп можно ознакомиться ниже в этом разделе. Мы постоянно пополняем нашу библиотеку измерений. С благодарностью примем на размещение Ваши материалы по измерению ламп и светильников различного типа.

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Лампы (тесты)

10 Сентября 2019 г.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп

В связи с популяризацией светодиодных источников света у потенциальных покупателей возникают вопросы, связанные с качественными показателями изделия. К сожалению, в розничной торговле многие продавцы не могут дать полноценных ответов, руководствуясь исключительно данными с упаковки. Производителю, в свою очередь, выгодно указывать на упаковке к изделию только «маркетинговые» характеристики.

Значение такого технического параметра, как коэффициент пульсации, не принято приводить в описании. Многие китайские производители даже не нормируют его. Однако негативное влияние пульсирующего освещения доказано научно и нормативно закреплено российскими стандартами. Стоит ли делать акцент на этом физическом явлении при выборе светодиодных ламп? Какую опасность несёт повышенное мерцание для человека?

Определение и единица измерения

Коэффициент пульсации (Кп) является одной из характеристик, которая определяет качество искусственного освещения. Для расчета Кп производят замер уровня освещённости с фиксацией минимального, среднего и максимального значения. Затем данные подставляют в представленную ниже формулу.

При наличии в источнике излучения импульсных помех применяют более сложные расчёты. Однако к электрическим схемам блоков питания LED-ламп это не имеет отношения.

Как проверить пульсацию?

Сразу следует отметить, что, во-первых, мерцание лампы возможно только при включении её к питающей сети переменного тока. При питании от аккумулятора или батареек работают светодиодные лампы без пульсаций (Кп=0%). Во-вторых, измерить пульсацию подручными средствами (видео или фотокамерой) невозможно. С их помощью можно лишь утолить своё любопытство и убедиться в наличии мерцания.

Согласно ГОСТ Р 54945–2012, пульсация светодиодных ламп должна измеряться специальными приборами с измерительными преобразователями излучения. В документе приводится ряд приборов, рекомендуемых для проведения измерений:

• Многоканальный радиометр «Аргус»;
• Пульсметр-люксметр «Аргус 07» или «ТКА-ПКМ»/08;
• Пульсметр-люксметр «ТКА-ПКМ»/08;
• Люксметр-яркомер-пульсметр «Эколайт-01» или «Эколайт-02».

Внешне эти измерительные приборы немного крупнее пульта дистанционного управления, оснащены фотодатчиками, дисплеем и кнопками управления. Как правило, прибор можно подключить к ПЭВМ, и с помощью прикладной программы организовать визуализацию и дополнительные вычисления.

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011

В России требования к качеству освещения регламентируются нормативными документами. В частности, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 устанавливает гигиенические требования к освещению в жилых и общественных зданиях. В жилых комнатах светодиодные лампы должны обеспечивать уровень освещённости не менее 150 Лк. Коэффициент пульсации при этом не нормируется. В общественных непроизводственных зданиях санитарные нормы устанавливают значение Кп в пределах 10-20%.

В своде правил СП 52.1333.2011 большое внимание уделяется нормам искусственного освещения всех типов сооружений, селитебных зон и производственных площадок. В нормативном документе отдельно оговорены требования к светодиодным источникам света. В зависимости от степени напряженности работы в нём приведены допустимые значения коэффициента пульсаций и освещенности.

Отрицательное воздействие

Видимые пульсации светового потока частотой до 80 Гц оказывают негативное влияние на мозг, раздражают нервную систему через органы зрения. В результате человек подсознательно вынужден бороться с дискомфортом, хочет быстрее покинуть зону воздействия мерцающего света. Освещение пульсирующим светом может привести и к реальным производственным травмам. Например, если скорость вращения циркулярной пилы совпадает по частоте светового потока светодиодной лампы, человеку может показаться, что станок не подвижен. Подобные ситуации являются серьезными причинами травматизма на производстве.

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе?

Во многие светодиодные лампы китайского происхождения устанавливают примитивный блок питания (БП), который назвать драйвером невозможно. Он состоит из RC-цепочки, диодного моста и фильтрующего конденсатора малой ёмкостью, не более 10 мкФ. Именно из-за отсутствия качественного сглаживающего фильтра постоянное напряжение на выходе пульсирует с частотой менее 300 Гц. Ниже представлена схема подобной лампы.

Основные требования к драйверу – обеспечение светодиодов лампы стабильным током и миниатюрные размеры, необходимые для размещения схемы внутри цоколя. Поэтому самым надёжным способом значительно снизить коэффициент пульсации, является замена некачественного блок питания на драйвер со встроенным ШИМ-регулятором.

Если по субъективным причинам не удаётся избавиться от вредного мерцания светодиодной лампы, то рекомендуется установить её в помещении с наименьшим количеством включений. Наметив очередную покупку светодиодной лампы, делайте выбор в пользу сертифицированной продукции известных брендов.

Техническая информация | Ардатовский светотехнический завод

Коэффициент пульсации освещенности К_п: критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током.

где Е_макс и Е_мин – соответственно максимальное и минимальное значение освещенности за период её колебания; Е_ср – среднее значение освещенности за этот же период.

Коэффициент пульсации освещенности на рабочих поверхностях является качественным показателем освещенности, нормируется согласно СП 52.13330.2011, зависят от характера зрительной работы, и колеблется в пределах 10-20%. Также требования к Кп предъявляют и действующие СанПиНы. Наиболее жесткие требования для рабочих мест с ПЭВМ — не более 5% (по СанПиН 2. 2.2/2.4.1340-03).

Светильники с люминесцентными лампами производства ОАО «АСТЗ», укомплектованные ЭПРА классов EEI = A2 и A1, работающие на частоте 20-40кГц, обеспечивают значения коэффициента пульсации менее 5%, что соответствует требования действующих нормативных документов.

Газоразрядными источники света имеют различные коэффициенты пульсации светового потока (например, для ЛЛ 20-50%, для ламп ДРЛ 50-60%), но при выполнении мер по снижению коэффициента пульсации освещенности (включение в разные фазы соседних СП, применением компенсированных пускорегулирующих аппаратов, когда питание одной половины ламп в светильниках осуществляется отстающим током, а другой половины — опережающим) можно добиться нормируемых показателей 10-20% (см. рисунок).

Светодиодные светильники ОАО «АСТЗ» предназначенные для общего освещения основных и вспомогательных помещений, укомплектованные вторичным источником питания (драйвером) гарантированно обеспечивают значение коэффициента пульсации менее 1%. К данной группе светильников относятся светильники серии ДВО11, ДВО/ДПО12, ДВО/ДПО15, ДПП05, ДСП/ДКУ/ДО12, ДСП18, ДСО45, ДПП43, ДСП45, ДСП65, ДСП70.

Светильники серии ДБО54, ДБО76, ДБО84 предназначены для общего освещения вспомогательных помещений, для которых коэффициент пульсации не нормируется.

Полупериодный выпрямитель, полнополупериодный выпрямитель и мостовой выпрямитель

Когда на выходе выпрямителя возникают колебания, они называются пульсациями. Таким образом, этот фактор важен для измерения скорости колебаний разрешенного выхода. Пульсации выходного напряжения можно уменьшить, используя фильтры, например емкостные, или фильтры другого типа. В большинстве схем, таких как выпрямители, используется конденсатор, расположенный параллельно тиристору, в противном случае диоды работают как фильтр внутри схемы.Этот конденсатор помогает уменьшить пульсации на выходе выпрямителя. В этой статье обсуждается обзор коэффициента пульсаций (R.F), который включает его определение, расчет, его значение и R.F с использованием полуволнового, двухполупериодного и мостового выпрямителей.

Что такое коэффициент пульсации?

Выход выпрямителя в основном включает переменную составляющую, а также составляющую постоянного тока. Пульсацию можно определить как компонент переменного тока в разрешенном выходе. Компонент переменного тока на выходе нежелателен, так как он оценивает пульсации на выходе выпрямителя.Здесь пульсации напряжения — это не что иное, как составляющая переменного тока внутри выпрямителя. Точно так же пульсирующий ток представляет собой переменную составляющую в пределах тока o / p.

Определение коэффициента пульсаций — это отношение действующего значения компонента переменного тока к действующему значению компонента постоянного тока на выходе выпрямителя. Этот символ обозначается буквой «γ», а ниже приводится формула R.F.

(R.F) = среднеквадратичное значение компонента переменного тока / среднеквадратичное значение компонента постоянного тока

Таким образом, R.F = I (AC) / I (DC)

Это чрезвычайно важно при определении эффективности выхода выпрямителя. КПД выпрямителя можно объяснить меньшим Р.Ф.

Дополнительный коэффициент пульсаций — это не что иное, как колебания дополнительных компонентов переменного тока, которые присутствуют в разрешенном выходе.

В основном расчет пульсации указывает на четкость разрешенного вывода. Следовательно, можно приложить все усилия для уменьшения Р.Ф. Здесь мы не будем обсуждать способы уменьшения R.F. Здесь мы обсуждаем, почему на выходе выпрямителя возникают пульсации.

Почему возникает рябь?

Всякий раз, когда выпрямление происходит через схему выпрямителя, нет возможности получить точный выход постоянного тока.

Некоторые переменные компоненты переменного тока часто возникают на выходе выпрямителя. Схема выпрямителя может быть построена на диодах или на тиристоре. Пульсация в основном зависит от элементов, которые используются в цепи.

Ниже показан лучший пример двухполупериодного выпрямителя с одной фазой.Здесь в схеме используются четыре диода, поэтому выходной сигнал выглядит следующим образом.

Здесь мы оценили точную форму сигнала постоянного тока o / p, но мы не можем получить этого из-за некоторой пульсации на выходе, и это также называется пульсирующей формой сигнала переменного тока. Используя фильтр в схеме, мы можем получить почти форму сигнала постоянного тока, которая может уменьшить пульсации на выходе.

Вывод

Согласно определению RF, полное действующее значение тока нагрузки может быть выражено как

I _RMS = √I ² _dc + I ² _ac

(или)

I _ac = √I ² _rms + I ² _dc

Когда приведенное выше уравнение разделено с использованием Idc, мы можем получить следующее уравнение.

I _{ac /} I _dc = 1/ I _dc √I ² _rms + I ² _dc

Однако здесь Iac / Idc — это Формула коэффициента пульсации

RF = 1 / I _dc √I ² _rms + I ² _dc = √ (I _rms / I _dc ) ² -1

Коэффициент пульсации полуволнового выпрямителя

Для полуволнового выпрямителя,

I _{среднеквадратичное значение} = I _м /2

I _dc = I _м / π

Нам известна формула р. F = √ (I _rms / I _dc ) ² -1

Замените указанное выше I _rms и I _dc в приведенном выше уравнении, чтобы мы могли получить следующее .

R.F = √ (Im / 2 / I _m / π) ² -1 = 1,21

Здесь, из приведенного выше вывода, мы можем получить коэффициент пульсаций полуволнового выпрямителя, равный 1,21. Поэтому совершенно очевидно, что AC. Компонент превосходит постоянный ток на выходе полуволнового выпрямителя.Это приводит к дополнительной пульсации на выходе. Следовательно, этот тип выпрямителя неэффективно предназначен для преобразования переменного тока в постоянный.

Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя

Для двухполупериодного выпрямителя,

I _{среднеквадратичное значение} = I _м / √ 2

I _dc = 2I _m / π

Нам известна формула RF = √ (I _rms / I _dc ) ² -1

Замените вышеуказанное I _rms и I _dc в приведенном выше уравнении, поэтому мы можем получить следующее.

R.F = √ (Im / √ 2 / 2Im / π) 2 -1 = 0,48

Здесь, из приведенного выше вывода, мы можем получить коэффициент пульсаций двухполупериодного выпрямителя, равный 0,48. Поэтому совершенно очевидно, что в o / p этого выпрямителя составляющая постоянного тока выше составляющей переменного тока. В результате пульсации в o / p будут меньше, чем внутри полуволнового выпрямителя. По этой причине это выпрямление всегда можно использовать при преобразовании переменного тока в постоянный.

Коэффициент пульсаций мостового выпрямителя

Значение коэффициента мостового выпрямителя равно 0. 482. Фактически, значение R.F в основном зависит от формы волны нагрузки, в противном случае — тока. Это не зависит от схемы. Следовательно, его ценность будет одинаковой для выпрямителей, таких как мост, а также для выпрямителей с центральным отводом, когда их форма сигнала o / p одинакова.

Эффекты пульсации

Некоторое оборудование может работать с колебаниями, но некоторые чувствительные типы оборудования, такие как аудио, а также тестовое оборудование, не могут работать должным образом из-за эффектов сильной пульсации в источниках питания. Некоторые из эффектов пульсации оборудования в основном возникают по следующим причинам.

• Для чувствительных приборов это отрицательно влияет
• Эффекты пульсаций могут вызывать ошибки в цифровых схемах, неточные выходы в поврежденных данных и логических схемах.
• Эффект пульсации может вызвать нагрев, что может привести к повреждению конденсаторов.
• Эти эффекты вызывают шум в аудиосхемах

Таким образом, все дело в коэффициенте пульсации. Наконец, исходя из приведенной выше информации, мы можем сделать вывод, что обычно для преобразования сигнала переменного тока в электрический сигнал используется выпрямитель.На рынке доступны различные типы выпрямителей, которые можно использовать для выпрямления, такие как двухполупериодный выпрямитель, однополупериодный выпрямитель и мостовой выпрямитель. Все они имеют разную эффективность, рассчитанную на прикладываемый i / p сигнал переменного тока. Коэффициент пульсаций выпрямителя и КПД можно измерить на основе выходного сигнала. Вот вам вопрос, каков коэффициент амплитуды r у двухполупериодного выпрямителя с конденсаторным фильтром ?

Что такое коэффициент пульсации и пульсации? — Формула коэффициента пульсации

Пульсация — это колеблющаяся составляющая переменного тока, присутствующая на выходе выпрямленного постоянного тока. На выходе выпрямителя может подаваться постоянный ток или напряжение. Ввиду этого, колеблющаяся составляющая переменного тока, присутствующая в выходном напряжении постоянного тока, называется пульсацией напряжения, а составляющая на выходе постоянного тока называется пульсацией тока.

На выходе выпрямителя всегда присутствует пульсация. Это происходит из-за поведения элементов схемы, таких как диод или тиристор. Давайте рассмотрим пример однофазного двухполупериодного выпрямителя, чтобы лучше понять причину наличия пульсаций.Форма волны выходного тока однофазного двухполупериодного выпрямителя показана ниже.

Цифра выше не требует пояснений. Ожидаемый выходной сигнал двухполупериодного выпрямителя должен быть чистым постоянным током, но на самом деле выходной ток будет другим. Поскольку среднее значение выходного тока является чистым, поэтому присутствующие пульсации равны разнице выходного тока или тока нагрузки минус средний ток.

Коэффициент пульсаций — это отношение среднеквадратичного значения переменной составляющей, присутствующей в выпрямленном выходе, к среднему значению выпрямленного выхода.Это безразмерная величина и обозначается γ. Его значение всегда меньше единицы.

Это в основном измерение пульсации, которое обозначает чистоту выпрямленного выхода. Чем больше коэффициент пульсаций, тем меньше будет чистота выхода постоянного тока выпрямителя. Это означает, что будет больше колеблющихся компонентов переменного тока. Таким образом, делается все возможное, чтобы уменьшить коэффициент пульсации. Здесь мы не будем обсуждать способы снижения коэффициента пульсации.

Коэффициент пульсации обычно указывается в процентах, например, 3% или 4%.Коэффициент пульсаций в процентах получается простым умножением γ на 100. 3% пульсаций выходного тока означает, что присутствует переменная составляющая тока 3 А среднеквадратичного значения по сравнению с фактическим выходным током постоянного тока 100 А. Точно так же 3% пульсаций в выходном напряжении означает, что переменная составляющая напряжения 3 В (среднеквадр.) Присутствует по сравнению с фактическим выходным напряжением 100 В постоянного тока.

Формула для коэффициента пульсаций дается как действующее значение и среднее значение на выходе выпрямителя.

Формула коэффициента пульсации может быть легко выведена из ее определения. Согласно определению, нам нужно найти два параметра: среднеквадратичное значение пульсаций, присутствующих в выходном токе или напряжении выпрямителя, и среднее значение на выходе выпрямителя за один период времени T. Для расчета среднеквадратичного значения пульсаций I _rms , сначала нам нужно найди рябь. Пульсация равна разнице между фактическим выходом минус ожидаемый выход постоянного тока.Таким образом,

Пульсация = i _L — I _dc = v _L — V _dc

Здесь i _L и v _L — выходной ток и напряжение через нагрузку, подключенную к клеммам выпрямителя. Аналогично, V _dc и I _dc — это среднее значение напряжения и тока нагрузки.

Давайте теперь найдем среднеквадратичное значение текущей пульсации. Хотя среднеквадратичное значение пульсаций напряжения также можно использовать для вывода формулы для коэффициента пульсаций, но здесь мы используем пульсации тока.

Поскольку коэффициент пульсаций равен отношению действующего значения пульсации к среднему значению на выходе выпрямителя, его формула принимает вид

Надежда, колебания и фактор пульсации ясны. Если у вас есть сомнения, напишите в поле для комментариев.

Что такое Ripple? — Sunpower UK

Что такое Ripple?

Величина переменного напряжения, накладываемого на выход постоянного тока, указывается в размахе напряжения или выражается в процентах от номинального выходного напряжения.

Регулировка и содержание пульсаций — два критических параметра, которые важны для выходной мощности источника питания. Поставки высокого качества хорошо регулируются и имеют небольшую рябь. Во время преобразования переменного тока в постоянный в источнике питания результирующий выходной постоянный ток пульсирует в ритме с частотой сети, которая составляет 50 или 60 Гц в зависимости от местоположения. Частота пульсаций соответствует частоте сети переменного тока независимо от частоты коммутации и обычно совпадает с частотой сети для полумостовых выпрямителей и дважды для полного моста.

Пульсация способствует постоянному изменению напряжения на выходе выпрямителя, которое проявляется как пульсирующее напряжение, возрастающее от нуля до максимума и обратно до минимума. Пульсации напряжения не подходят для большинства чувствительного электронного оборудования, а ток, возникающий из-за пульсаций напряжения, может со временем вызвать нагрев и повреждение конденсаторов.

Рисунок 1: Форма выходного сигнала со сглаживающим конденсатором и без него

Пульсация появляется на выходе из-за того, что во время активного полупериода энергия поступает от вторичной обмотки, которая питается от первичной, поэтому выход следует за возрастающим напряжением.В периоды, когда первичная обмотка не передает напряжение на вторичную, например, при переходе через ноль, ток нагрузки исходит из энергии, накопленной в конденсаторе на выходе.

Поскольку эта энергия уменьшается со временем по мере разряда компонента, выходное напряжение немного уменьшается. Таким образом, выходное напряжение будет варьироваться между высокими и низкими точками в зависимости от величины пульсаций напряжения.

Величина пульсации зависит от многих факторов, и чем ниже, тем лучше для наиболее чувствительного оборудования.Пульсации приводят к потерям мощности и перегреву компонентов, а следовательно, к риску повреждения в дополнение к неэффективности. Поэтому важно устранить или минимизировать пульсации на выходе. Это делается с помощью цепей фильтров, которые обычно состоят из параллельного конденсатора или последовательной катушки индуктивности, либо обоих.

Коэффициент пульсации

Количество пульсаций в источниках питания часто обозначается коэффициентом пульсаций:

Где — Vripple (rms) — это действующее значение пульсаций напряжения на выходе, а Vdc — абсолютное значение постоянного значения постоянного тока на выходе источника питания.

Уменьшение пульсаций в источниках питания

Пульсации можно уменьшить с помощью сглаживающих конденсаторов, которые преобразуют напряжение пульсаций в более плавное постоянное напряжение. Для этого широко используются алюминиевые электролитические конденсаторы с емкостью 100 мкФ и более. Повторяющиеся импульсы постоянного тока заряжают конденсатор до пикового напряжения. Факторы, которые следует учитывать при выборе конденсатора, — это рабочее напряжение и значение емкости. Низкая емкость не будет эффективной, и конденсаторы могут быть подключены параллельно для увеличения значения, если ток нагрузки не слишком велик.

Где I (нагрузка) — ток нагрузки, f — частота, а C — емкость сглаживающего конденсатора.

Допустимое напряжение пульсаций составляет около 100 мВ от пика до пика. Большинство хороших источников питания имеют показатели пульсации и шума выше 10 мВ (среднеквадратичное значение), в то время как значения SMPS могут составлять 50 мВ или меньше, однако источники с более высоким током, вероятно, будут иметь несколько более высокие значения.

Более эффективным методом уменьшения пульсаций напряжения является добавление π-фильтра (пи-фильтра) на выходе выпрямителя.Этот фильтр нижних частот состоит из двух сглаживающих конденсаторов, а также дросселя для обеспечения высокого сопротивления пульсации переменного тока.

Рисунок 2: Пи-фильтр

Эффекты ряби

В то время как некоторое оборудование может работать с рябью, некоторые чувствительные звуковые и тестовые инструменты не очень хорошо работают с источниками, имеющими высокую пульсацию. Некоторые из эффектов ряби включают:

• Отрицательно влияет на чувствительные приборы
• Может вызвать нагревание и повреждение конденсаторов
• Вносит шум в аудиосхемы
• Мешают отображению телевизора
• Вызывает ошибки в цифровых схемах, неправильные выводы в логических схемах и повреждение данных.

Что такое коэффициент пульсации?

Поскольку стабилизированный источник питания постоянного тока обычно формируется источником питания переменного тока посредством выпрямления и стабилизации, неизбежно наличие некоторых компонентов переменного тока в количестве, стабилизированном постоянным током. Составляющая переменного тока, наложенная на стабилизированную величину постоянного тока, называется пульсацией. Состав ряби более сложный. Его форма обычно представляет собой синусоидальную гармонику с частотой выше, чем частота сети. Другой — импульс малой ширины.Для разных случаев требования к пульсации разные. Для опытного конденсатора, независимо от того, какая пульсация, если она не слишком велика, это не повлияет на качество работы конденсатора. Для источника питания, используемого в программируемом управляющем устройстве или звуковом оборудовании, недостаточно энергии для того, чтобы узкий импульс возбудил звукосниматель динамика или приемник микрофона, чтобы сформировать шум. Следовательно, требование к этому узкому импульсу может быть ослаблено. Для синусоидального пульсирующего сигнала в звуковом диапазоне, хотя его амплитуда не слишком велика, его энергия заставляет динамик или приемник гудеть.Следовательно, должны быть определенные требования для такого рода пульсаций и для некоторых случаев управления, потому что узкий импульс будет мешать цифровым или логическим компонентам управления на определенной высоте, что снизит надежность работы оборудования, поэтому амплитуда этого узкого пульса следует ограничить. Для аналогичной синусоидальной пульсации: 1. Как правило, из-за ее малой амплитуды помехи для управляющих элементов незначительны. Выражение пульсации может быть выражено эффективным значением или пиковым значением, абсолютной величиной или относительной относительной величиной.Например, источник питания работает в установившемся режиме, его выходная мощность составляет 100 В 5 А, а эффективное значение измеренной пульсации составляет 10 мВ. Эти 10 мВ являются абсолютной величиной пульсаций, а относительная величина — это коэффициент пульсаций = напряжение пульсаций / выходное напряжение = 10 мВ / 100 В = 0,01%, что равно одной из десяти тысяч. Короче говоря, коэффициент пульсации — это пиковое значение переменной составляющей в постоянном напряжении. Пульсация — это переменная составляющая постоянного напряжения. Предполагается, что напряжение постоянного тока является фиксированным значением, но во многих случаях оно достигается за счет выпрямления и фильтрации переменного напряжения.Поскольку фильтрация не чистая, будут оставаться остаточные компоненты переменного тока. Даже в этом случае источник питания с батареями будет вызывать пульсации из-за колебаний нагрузки. На самом деле, даже самое лучшее устройство-источник опорного напряжения имеет пульсации выходного напряжения. Чтобы испытать, вы можете использовать осциллограф, чтобы увидеть колебания напряжения, такие как пульсации, поэтому они называются пульсациями. Как правило, милливольтметр переменного тока используется для измерения пульсаций напряжения, поскольку милливольтметр переменного тока реагирует только на переменное напряжение, а его чувствительность относительно высока.Он может измерять очень небольшое напряжение переменного тока, а пульсации часто представляют собой относительно небольшое напряжение переменного тока. Если нет милливольтметра переменного тока, для измерения также можно использовать осциллограф. Вход осциллографа настроен на связь по переменному току, а усиление по оси Y регулируется, чтобы обеспечить соответствующий размер формы сигнала. Величину пульсаций напряжения можно оценить, считывая значение напряжения. Пульсации напряжения повлияют на работу системы и принесут шум. Таким образом, в источнике питания должно быть достаточно мер фильтрации, чтобы ограничить пульсации в определенном диапазоне.

Измеритель сопротивления обмотки постоянного тока Kingrun, коэффициент пульсации источника питания постоянного тока контролируется в пределах пяти десятитысячных, чтобы гарантировать точность и надежность результатов испытаний.

Конструкция блока питания постоянного тока

Пульсации тока

Помните нашу схему для сглаженного источника питания 12 В 2 А постоянного тока. TR1 = 12 В действующее значение, Vf для REC1 = 2 В, C1 = 10 мФ

Rload = 6 Ом и Rint TR1 = 0.5 Ом

Мы нашли эти формы сигналов в нашем комплекте.

Конденсатор накапливает заряд при повышении напряжения и высвобождает его при падении.

В то время, когда напряжение от трансформатора низкое, весь ток нагрузки передается через конденсатор.

Это означает, что через конденсатор проходит переменный ток — «ток пульсации».

Этот пульсирующий ток вызывает нагрев конденсатора и со временем может быть разрушительным. Для блоков питания большой мощности может потребоваться определение тока пульсаций.

Здесь пульсирующий ток RMS равен 3,0 A

Если внутреннее сопротивление трансформатора низкое, форма волны пульсаций становится больше похожей на пилообразную.

Здесь внутреннее сопротивление трансформатора установлено равным 0,1 Ом

Среднеквадратичное значение выхода немного выше (13.7 В), и регулирование (то есть изменение напряжения с нагрузкой) улучшается.

Однако пульсирующий ток также изменяется.

Несмотря на то, что нагрузка осталась прежней, поведение тока через конденсатор резко изменилось. Импульсы тока короче и имеют более треугольную форму.

Среднеквадратичное значение пульсаций тока теперь составляет 4,4 А, а размер начального импульса тока увеличился вдвое.

Пример:

Вспомните наш предыдущий пример: спроектируйте источник питания в соответствии со следующими характеристиками:
Выходное напряжение 24 В ± 20% при 5 А с максимальным напряжением пульсаций 4 В (пик — пик).

Мы выбрали конденсатор емкостью 3300 мкФ, который при использовании Vpk — pk пульсации = Iload / 4fC дает

Впик — пик пульсации = 5А / 4 * 50 * 0,033 = 5 / 0,66 = 7,6В

Расчет пульсации тока

Это непросто. Это зависит от эффективного внутреннего сопротивления комбинации трансформатор / выпрямитель, частоты, максимальной нагрузки и значения емкости.

В качестве ориентира можно принять ток пульсаций конденсатора как удвоенный ток нагрузки.

Эффективное внутреннее сопротивление комбинации трансформатор / выпрямитель можно измерить обычным способом, приложив различные нагрузки около расчетного значения и построив график напряжения и тока. Наклон дает внутреннее сопротивление. (Хорошо, это не совсем линейно, просто возьмите значение).

Затем вы можете построить графики и определить среднеквадратичное значение напряжения и пульсирующего тока, поместив свои значения в
эту электронную таблицу.

Пульсации напряжения в выпрямителях — Инструментальные средства

Пульсации напряжения Как вы видели, конденсатор быстро заряжается в начале цикла и медленно разряжается через RL после положительного пика входного напряжения (когда диод смещен в обратном направлении).Изменение напряжения конденсатора из-за зарядки и разрядки называется пульсационным напряжением. Обычно рябь нежелательна; таким образом, чем меньше пульсация, тем лучше фильтрующее действие, как показано на рисунке ниже.

Рис: Пульсации напряжения полуволны (синяя линия).

Для данной входной частоты выходная частота двухполупериодного выпрямителя в два раза больше, чем полуволнового выпрямителя, как показано на рисунке 1. Это упрощает фильтрацию двухполупериодного выпрямителя из-за более короткого времени между пиками.При фильтрации двухполупериодное выпрямленное напряжение имеет меньшую пульсацию, чем полуволновое напряжение при тех же значениях сопротивления нагрузки и конденсатора. Конденсатор разряжается меньше во время более короткого интервала между двухполупериодными импульсами, как показано на рисунке 2.

Рис. 1: Период двухполупериодного выпрямленного напряжения вдвое меньше периода полуволнового выпрямленного напряжения. Выходная частота двухполупериодного выпрямителя в два раза выше, чем у однополупериодного выпрямителя.

Рис. 2: Сравнение пульсаций напряжения для полуволнового и двухполупериодного выпрямленных напряжений с одним и тем же конденсатором фильтра и нагрузкой, полученных на основе одного и того же синусоидального входного напряжения.

Коэффициент пульсации

Коэффициент пульсации (r) является показателем эффективности фильтра и определяется как

, где Vr (pp) — это напряжение пульсаций от пика до пика, а VDC — это постоянное (среднее) значение выходного напряжения фильтра, как показано на рисунке ниже. Чем ниже коэффициент пульсации, тем лучше фильтр. Коэффициент пульсации можно снизить, увеличив емкость конденсатора фильтра или увеличив сопротивление нагрузки.

Для двухполупериодного выпрямителя с конденсаторным входным фильтром приближения для полного размаха пульсаций напряжения, Vr (pp), и значения постоянного выходного напряжения фильтра, VDC, приведены в следующих уравнениях.Переменная Vp (rect) — это нефильтрованное пиковое выпрямленное напряжение. Обратите внимание, что при увеличении RL или C напряжение пульсаций уменьшается, а напряжение постоянного тока увеличивается.

Как уменьшить пульсации напряжения?

Введение

Пульсация напряжения означает величину переменного напряжения, которое появляется на постоянном напряжении. Основная причина пульсаций напряжения заключается в том, что преобразователь преобразует переменное напряжение в постоянное, но переменное напряжение невозможно полностью устранить.Например, на рис. 1 представлена ​​принципиальная схема полного мостового выпрямителя с конденсатором, подключенным к выходной стороне. Пунктирная линия — это форма волны напряжения до полного мостового выпрямителя, сплошная линия — форма волны напряжения после конденсаторной фильтрации, а пульсирующее напряжение относится к размаху сплошной линии.

Пульсации напряжения, показанные на рисунке 1, представляют собой низкочастотные пульсации напряжения. В более высокочастотных приложениях, таких как преобразователи переменного тока в постоянный или постоянного тока в постоянный, частота пульсаций напряжения может быть выше.На рисунке 2 представлена ​​принципиальная схема преобразователя постоянного тока в постоянный. Шумы напряжения генерируются во время переключения MOSFET и передаются на выходную сторону через трансформатор. И, наконец, пульсации, измеренные на выходном конденсаторе, представляют собой пульсации напряжения, содержащие шумовые составляющие.

Общий метод измерения напряжения заключается в использовании пробника напряжения для измерения выходной или нагрузочной стороны, как показано на рисунке 3. И отображение объема выходного напряжения с помощью осциллографа. Однако, если использовать те же методы для измерения пульсаций напряжения, форма волны будет восприимчива к помехам.

На рисунке 4 показано напряжение пульсаций, измеренное с помощью обычного метода измерения. Видно, что шумовая часть значительно выше. В основном это связано с длинным заземляющим проводом зонда. Путь измерения для пробника эквивалентен увеличению паразитной индуктивности, которая вызывает шум в форме волны выходного напряжения. Это не вызвано конвертером, и здесь легко ошибиться. Итак, правильный метод измерения очень важен.

На рис. 5 показан правильный метод измерения пульсаций.Из рисунка видно, что к выходу преобразователя подключен конденсатор фильтра. Цель состоит в том, чтобы подавить шум, поэтому емкость конденсатора обычно не слишком велика, в основном от 0,1 мкФ до 1 мкФ. И зонд должен использовать метод короткого заземления для измерения. Точка измерения должна измениться от нагрузки к выходному конденсатору. Цель состоит в том, чтобы избежать измерения шума. На рисунке 6 показана разница между рябью короткого заземления и отсутствием короткого заземления. Пульсации напряжения преобразователя можно правильно измерить, если использовать правильные методы.

Большинство измерений пульсаций напряжения выполняются, когда осциллограф находится близко к преобразователю. Если расстояние относительно велико, использование пробника напряжения для измерения может оказаться неприемлемым. Более подходящим методом является использование разъема BNC 50 Ом и коаксиального кабеля для измерения на больших расстояниях, как показано на рисунке 7. Следует отметить, что чем короче длина кабеля от выходного конца коаксиального кабеля до конденсатора и осциллографа, тем меньше вероятность получения помех.

В этой статье используется пробник напряжения и метод короткого заземления, а для измерения пульсаций напряжения используется полоса пропускания 20 МГц.

Внешний контур для уменьшения пульсации и шума

Ниже перечислены четыре внешних цепи и объяснена теория схемы.

Как показано на рисунке 8, подключение конденсатора к выходу преобразователя — простой способ уменьшить пульсации выходного напряжения.

В качестве примера возьмем полный мостовой преобразователь.

Vpp — это размах пульсаций напряжения.

I — выходной ток.

f — рабочая частота.

C — емкость.

Как показано в формуле (1), пульсации напряжения обратно пропорциональны емкости. То есть, чем больше емкость, тем меньше пульсации напряжения. Это показывает, что внешний конденсатор помогает подавить пульсации напряжения.

Фильтр нижних частот может быть хорошим выбором для уменьшения пульсации напряжения больше, чем конденсатор, как показано на рисунке 9.

Может использовать частотную характеристику для расчета параметров L и C.

f ₀ — частота среза.

Q — коэффициент качества.

R _L — Выходная нагрузка.

Возьмите формулу (3) в формулу (2), и она может вычислить L и C соответственно, как показано в формулах (4) и (5).

Коэффициент качества связан с импедансом нагрузки и LC-фильтром, который можно разделить на три кривые: избыточное демпфирование, критическое демпфирование и недостаточное демпфирование, как показано на рисунке 10.В идеале использование критического демпфирования в качестве параметров LC-фильтра является наиболее подходящим.

Из-за того, что внутри преобразователя есть переключающие компоненты, он генерирует переключающий шум. Эти шумы также могут передаваться на выходную сторону. А дроссельный фильтр синфазного режима может ограничить этот вид шума, как показано на рисунке 11.

Дроссельный фильтр синфазного сигнала обычно используется в качестве фильтра электромагнитных помех. Однако внутри синфазного фильтра все еще есть индуктивность рассеяния.Индуктивность рассеяния действует как индуктор дифференциального режима, и он аналогичен фильтру скорости LC. Таким образом, катушка индуктивности синфазного фильтра все еще может оказывать некоторое влияние на подавление пульсаций напряжения.

На рисунке 12 показана схема умножителя емкости, которая может уменьшить пульсации на выходе транзистора и R, C. Для выходной стороны это имеет эффект усиления C1, аналогично добавлению большой емкости на выходной стороне. Он подходит для уменьшения пульсаций напряжения и применения с ограничениями по размеру.

Как показано на рисунке 13 (a), это RC-фильтр нижних частот в схеме. Если вы хотите подавить пульсации напряжения, емкость C1 должна быть очень большой. Если к нему добавить транзистор, как показано на рисунке 13 (b), ток, подаваемый C1 на выход, будет примерно в β раз меньше. Другими словами, емкость C1 увеличивается на выходе примерно в β раз.

Схема умножителя емкости также имеет недостатки, потому что напряжение транзистора Vce будет изменяться в зависимости от выходного тока, что вызовет некоторое падение напряжения на выходе, диапазон может быть от 0.65 В до 3 В. Следовательно, это подходит для приложений с малым током и невысокой точностью напряжения, например, для усилителя OP или источника питания DAC.

Заявка

Далее будет использоваться конкретный преобразователь постоянного тока в постоянный для измерения разницы пульсаций напряжения до и после с помощью различных схем уменьшения пульсаций напряжения.

Преобразователь представляет собой широкий диапазон входного напряжения от 9 до 36 В на входе, регулируемый преобразователь на выходе 5 В, выходная мощность 30 Вт, выходной ток 6 А, характеристики приведены в таблице 1.

На рисунке 14 показана форма волны пульсаций напряжения на выходе при использовании метода короткого заземления.В связи с отсутствием дополнительной схемы шумоподавления. Видно, что размах пульсаций выходного напряжения и шума составляет около 445,9 мВ при отсутствии внешнего конденсатора.

Для подавления пульсаций выходного напряжения и шума наиболее распространенным и простым способом является добавление конденсатора.

На рисунке 15 показаны пульсации выходного напряжения, измеренные внешним MLCC емкостью 22 мкФ. Из рисунка видно, что пульсирующее напряжение уменьшилось с 445,9 мВ до примерно 30 мВ.

Кроме того, на Рисунке 16 показана форма сигнала для удвоенного выходного конденсатора.Пульсации выходного напряжения становятся ниже, а значение размаха составляет 19,5 мВ. Следовательно, внешний конденсатор на выходе преобразователя может эффективно подавлять пульсации выходного напряжения.

Рис. 17 представляет собой принципиальную схему фильтра нижних частот. Из таблицы технических характеристик преобразователя рабочая частота преобразователя составляет 400 кГц. Сначала установите частоту среза на 40 кГц, а коэффициент качества на 0,707. С помощью уравнений 4 и 5 можно получить индуктивность 4.69 мкГн, а емкость — 3,376 мкФ. Наконец, выберите индуктивность 4,7 мкГн и два MLCC по 2,2 мкФ в качестве выходного фильтра нижних частот.

На рисунке 18 представлена ​​форма волны пульсаций выходного напряжения. Есть сравнение до и после фильтра. Фильтр нижних частот, пульсации и шум эффективно подавляются.

На рисунке 19 схематично показан дроссель синфазного сигнала в качестве выходного фильтра. В этом эксперименте в качестве железного сердечника использовался ферритовый сердечник Mn-Zn из A151, T16x12x8C.Количество обмоток — 10. Основная индуктивность составляет 0,35 мГн, а индуктивность рассеяния — 3,18 мкГн. C1 и C2 составляют 0,22 мкФ MLCC.

На рисунке 20 схематически показан фильтр синфазных помех. Можно видеть, что индуктивность рассеяния используется в качестве индуктивности дифференциального режима, которая такая же, как у двух фильтров нижних частот, поэтому эффект подавления пульсаций выходного напряжения должен быть лучше, чем у одиночного фильтра нижних частот.

Рисунок 21 — это форма сигнала измерения. Это правда, что пульсации напряжения ниже, чем у одиночного фильтра нижних частот, но недостатком является то, что он занимает больше места.

На рис. 22 показана принципиальная схема этого эксперимента со следующими параметрами.

Q1 — это 2SCR552PT100, это транзистор ROHM.

R1 составляет 1 кОм.

C1 составляет 4,7 мкФ.

Так как емкостной умножитель подходит для низкого уровня мощности или сигнала. Поскольку это приведет к падению напряжения, он не подходит для сильноточных приложений. Таким образом, выходной ток этого эксперимента ограничен 0,2 А.

Рисунок 23 — это тестовый сигнал.Он может видеть разницу между фильтром до и после. Пульсации до подавления составляют около 97 мВ, а после подавления — 12,8 мВ, что может уменьшить пульсации напряжения. Недостатком является то, что его можно использовать только при уровне сигнала, в момент более высокой выходной мощности.

Заключение

В этой статье рассказывается о формировании пульсации и шума, а также о методе измерения. Также предоставляет четыре вида методов уменьшения пульсации и шума и позволяет провести эксперимент для каждого типа фильтра.

Таблица 2 показывает сравнительную таблицу для четырех методов, чем ниже оценка, тем лучше.

Судя по общей оценке, только добавление конденсаторов является наиболее подходящим методом подавления пульсаций, который не только имеет наименьшую громкость, но и имеет определенный эффект.

Второй и третий — это фильтр нижних частот и фильтр синфазного режима. Поскольку у него есть внешние катушки индуктивности и синфазный дроссель, пространство для разводки больше, чем у конденсатора, но эффект лучше. Поэтому во многих приложениях с низким уровнем пульсации используются эти два метода.

Четвертый — это схема умножителя емкости, которая хорошо влияет на подавление пульсаций напряжения, но ее можно использовать только для низкого уровня тока или сигнала, что ограничивает область применения.

1 → хорошо, 2 → средний, 3 → плохо

CTC является профессиональным поставщиком услуг для высокопроизводительных модулей питания (преобразователь переменного тока в постоянный и преобразователь постоянного тока в постоянный) для критически важных приложений по всему миру уже 30 лет.Наша основная компетенция заключается в разработке и поставке продуктов с использованием передовых технологий, конкурентоспособных цен, чрезвычайно гибких сроков поставки, глобального технического обслуживания и высококачественного производства (Сделано в Тайване).

CTC — единственная корпорация, имеющая сертификаты ISO-9001, IATF-16949, ISO22613 (IRIS) и ESD / ANSI-2020. Мы можем на 100% гарантировать, что не только продукт, но и наши рабочие процессы и услуги будут соответствовать системе управления качеством для каждого высокотехнологичного приложения с самого начала. От проектирования до производства и технической поддержки, каждая деталь эксплуатируется в соответствии с высочайшими стандартами.

Похожие записи

21.11.2024 0

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

19.11.2024 0

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

19.11.2024 0

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика