电源纹波计算和电容器大小

不懂装做懂 · 发表于 2020-10-23 18:55

电源纹波计算和电容器大小

图1：具有电容器纹波的全波整流图

必须先通过纹波电压和二极管压降降低变压器的峰值电压（1.414 x V rms），然后才能进行进一步的电源计算。纹波计算由电容器公式得出。由于此公式是通用且重要的，因此最好记住电容器公式

，以电容器公式开头（电流=电容x电压变化率）
（1）
i = Cδv/δt
将瞬时斜率（δv/δt）更改为有限间隔（Δv/Δt）的恒定斜率，并解决电压变化问题。
（2）
Δv =iΔt/C
C其中Δv是纹波电压，i是负载电流，Δt是纹波间隔（在50Hz线路频率下，全波整流为1/100 s，半波为1/60 s），C为电容。

相反，将Δt关联为频率可能更方便。用1 / f代入公式（2）中的Δt。
（3）
Δv =i /fC
fC现在f代表纹波频率（全波整流为100Hz，半波整流为50Hz）

示例：
给定全波整流，3.5A的负载电流和6800μF的电容，可计算出纹波电压。
从等式（3）
Δv =3.5A/100Hz x 6800μF= 5.147V

至于导致本文的思想。读到47个实验室在其Gaincard放大器电源中使用1000μF的电源使我感到困惑。功能更强大的放大器需要更大的电容器吗？乍一看似乎如此。但是，让我们重新排列我们的波纹方程。
（4）
Δv/i=1/fC
Δv/ i为电阻形式。纹波电压随输出电流而增加，就像由于输出阻抗引起的电压降一样。可以将对原始电源的有用输出的限制建模为等效输出电阻。这不是真正的模型，而是一种抽象形式，可以帮助以一种有用的方式查看该概念。显然，在恒定负载下（音频放大器负载的4至8Ω），纹波百分比将相同，而与电源电压（以及最大功率）无关。如果放大器中的低反馈因子引起嗡嗡声，则固定纹波计算仍将更为有效。

图2：波纹抽象示意图

上述1000μF滤波电容器的等效输出阻抗为：
从等式（4）
Δv/i=1/100Hz x 1000μF=10Ω

120Hz x 1000μF =10Ω您可以立即想象一个针对10Ω负载的分压器，它将产生比最大电压信号更大的纹波。在这种情况下，设计人员为了获得其他回报而付出了巨大的力量。所有电容器的杂散电感都会影响其高频调节能力。（它们实际上更像高于它们的谐振频率f = 1 /（2电感πsqrt（LC）））电容增加的因素也会增加该杂散电感（至少在电解电容器的构造中）。供电速度是这位工程师的追求。从理论上讲，可以通过并联较小的电容器来将杂散电感与大电容一起最小化，因为并联可以减小电感，同时增大电容（可以验证数学公式）。为此目的，方便的是，倾向于找到较小值的低esr电容器。用电解电容并联具有更好的高频调节性能的小型电容器也是一种常见的做法。

这个问题的答案是什么？1/ 除非放大器反馈因数不足（或在稳压电源的情况下调节不足），否则电源的嗡嗡声是一个真正的问题，电容器的大小无需随放大器的大小而增加。