Este es un medio simple de calcular el tamaño requerido del condensador de filtro de entrada en una fuente de alimentación básica, o calcular el voltaje de ondulación de pico a pico en una fuente existente. Funciona suponiendo que el condensador suministra corriente a la carga aproximadamente el 70% del ciclo; el 30% restante se suministra directamente por el voltaje rectificado y durante este período el condensador también se carga.
Gráfico
Fuente o archivo rfflow nativo
Me sorprendió lo rápido que este gráfico se combinó con el software de dibujo Rfflow. Creo que esta es la primera vez que pude crear ondas sinusoidales de aspecto realista; por supuesto, tengo mucha experiencia con Rfflow.
Voltaje de ondulación pico a pico
El voltaje de ondulación pico a pico es un parámetro muy útil. Al saber esto, el voltaje mínimo de la cabeza de un regulador de voltaje puede determinarse fácilmente. Por ejemplo, el regulador de la serie LM7812 requiere un mínimo de 2.5V para funcionar dentro de las especificaciones. Eso significa que el valle del voltaje de ondulación pico a pico no puede caer por debajo de 14.5V.
Matemáticas
Aprenda estas relaciones básicas: las uso al menos semanalmente …
Q = C * V, C = capacitancia en faradios, Q = carga en culombios, V = potencial de voltaje
Q = I * T, I = flujo de corriente en amperios, Q = carga en culombios, T = tiempo en segundos
F = 1 / T, F = frecuencia en hZ, T = período en segundos
Por lo tanto,
I * T = C * V, o C = (I * T) / V
El símbolo delta “Δ” indica un cambio, como un cambio en el voltaje o un cambio en el tiempo
C = I * ΔT / ΔV
En este caso, ΔT = 1 / F, por ejemplo, el período de tiempo de una forma de onda de 50 hZ = 1/50 hZ = 0.02 segundos
Por lo tanto,
C = I / (ΔV * F)
Ahora, incluyendo el factor del 70%, obtenemos la relación final:
C = 0.7 * I / (ΔV * F)
C = capacitancia en faradios, I = corriente en amperios, ΔV = voltaje de ondulación pico a pico, F = frecuencia de ondulación en hZ
Tenga en cuenta que la frecuencia de ondulación en un rectificador de onda completa es frecuencia de línea doble. Para la rectificación de media onda, la frecuencia de ondulación es la frecuencia de línea.
Resolviendo para ΔV
ΔV = 0.7 * I / (C * F)
El factor 70%
Esta es una suposición: en los casos en que el condensador es de gran tamaño, será quizás del 80%, pero es lo suficientemente cercano para el trabajo del gobierno y no es muy crítico.
Poniéndolo a trabajar, un ejemplo práctico
Supongamos que queremos hacer una fuente de alimentación de 9V, 500mA usando el dispositivo regulador de voltaje LM7809, transformador de 12V, rectificador de puente y condensador de filtro. La frecuencia de línea es de 50hZ. ¿Qué tan grande debemos hacer el condensador de filtro?
De la hoja de especificaciones, aprendemos que el voltaje de caída del LM7805 es 2.5V. Por lo tanto, el valle de la ondulación pico a pico debe ser 9V + 2.5V = 11.5V. Suponiendo que el voltaje DC rectificado promedio es de 12VDC, el pico negativo mínimo del voltaje de ondulación = 12V – 11.5V = 0.5V. El voltaje de ondulación pico a pico es el doble del pico o 1.0V. Al conectarlo a la fórmula:
C = 0.7 * I / (ΔV * F) = 0.7 * 0.5A / (1Vp-p * 100hZ) = 0.0035faradios o 3500µf
Seleccionar el condensador
Como 3500uf no es un valor estándar, simplemente escale hasta 3900uf. El valor máximo está limitado por el tamaño y el bolsillo (no es irrazonable ir con 4700 uf o 10,000 uf), el voltaje de ondulación se reducirá proporcionalmente. La clasificación de voltaje de CC generalmente se selecciona para duplicar el voltaje aplicado o 25 V en este caso. 35, 50 o 63V también serían clasificaciones de voltaje aceptables. Para la experimentación, un condensador de 15V estaría bien.
En la práctica
Si realiza una fuente de alimentación de este tipo, no se sorprenda si el voltaje DV que mide es mucho más alto de lo esperado. Las razones son numerosas. Primero, es posible que no esté cargando la salida a 0.5A y / o que el transformador esté clasificado para una corriente más alta. En tales casos, el capacitor tenderá a una carga máxima al pico de la forma de onda de CA. El voltaje resultante puede ser de 15 o 16V más o menos. Es importante saber esto porque el regulador LM7909 ahora debe disipar quizás el doble de la potencia esperada. En otras palabras, requerirá un disipador de calor más grande para funcionar a una temperatura aceptable.