Выпрямители и сглаживающие фильтры - считаем

[Upgrade]

Пытался добится у у уважаемых форумчан ответа н вопрос, как считаются конденсаторы в сглаживающих фильтрах, но так ничего и не узнал. https://audioportal.su/forums/showthread.php?t=4613 спрашивал здесь. Ну да ладно, давате попробуем здесь помочь начинающим
Полагаю что это может помочь при расчете, и не только мне.

Сглаживающие фильтры LC:

Для однополупериодных схем - одно звено, L*C = 10*Po/P
Для однополупериодных схем - два звена, L*C = 10*sqrt(Po/P)

Для двух, одно звено L*C = 2,5*Po/P
Для двух, два звена L*C = 2,5*sqrt(Po/P)
Где, Po - коэф.пульсации на входе фильтра,
P - кэф. пульсации на выходе фильтра.
Постоянное напряжение на входе фильтра U = 0,8 Uo.(где Uo - выпрямленное напряжение на входе фильтра )

Для моей схемы:
Uo = 300В, Iо = 50мА.
Co = 30*Io/Uo = 5мкФ, берем КБГ-МН 6мкФ 600В, коэф. пульсаций
на выходе выпрямителя получится Po = 300*Io/(Uo*Co) = 8,33 %
P - необходимо 0,01%.
LC = 2,5*sqrt( 8,33/0,01 ) = 72
L = 5 Гн, отсюда C = С' = 72/5 = 14,43 мкФ.
Всего то, и не надо никаких Электролитов на 470мкФ 450 В !
Прошу прокоментировать:beer:

 

[Pavel]

Все правильно. Только задача была поставлена конкретная: борьба с пульсациями.
Те же, кто ставят 470мкф и более, решают другую задачу: создают требуемую (или возможно максимальную) энергоемкость источника питания усилителя. Вопрос пульсаций при этом решается попутно сам собой.

 

[Triod]

Есть такая программа -PSU designer.
http://www.duncanamps.com/psud2/index.html

 

[monkeypaw]

фильтр это конечно хорошо...
а энергия для удара в самый большой барабан хде будет храниться?

 

[Fil]

Всего то, и не надо никаких Электролитов на 470мкФ 450 В !
Прошу прокоментировать:beer:

Pavel правильно начал. Попробую немного развернуть. Через источник питания идет сигнал. От того, какая будет емкость зависит сопротивление источника питания по переменному току (динамика, завал по НЧ). Мы ж не осветительную лампочку питаем, правильно. От этой емкости (ну понятно не только от нее) на прямую зависят фазовые искажения в области НЧ. При том, что на АЧХ может быть все красиво.
monkeypaw, там же энергия и будет храниться. Сколько там той энергии (основной тон порядка 50Гц, остальное - гармоники). Вопрос в том, что б не исказить ее форму.

 

[monkeypaw]

Fil, вообще-то я имел ввиду то же, что и Pavel.
это был ответ на топикстартерное сообщение Upgrade, просто, пока по работе отвлекся, уже других сообщений накидали. сорри в след раз буду стараться всегда обращения не забывать...

 

[Fil]

monkeypaw, не вижу причин вам извинятся :beer: Думаю совместными усилиями мы убедили вопрошающего Upgrade, в необходимости значительно больших емкостей, чем то показывается при расчете фильтра по уровню пульсаций. Осталось самому убедится, какой же уровень достаточен по более другим критериям.

 

[Upgrade]

To all:
да я понимаю что во время нагрузки возможно будет нехватать ёмкости конденстаоров, но думаю это можно решить(для данного случая) увеличением конденсатора C' до 25-30мкФ. Причем прошу заметить что при увеличении тока в два раза, необходимо увеличить только конденсатор Co в два раза. Т.е для подстраховки делаем запас по току для Co = 12мкФ, и для нагрузки C'=30мкФ.
Если тоже самое для однозвен...фильтра получится примерно ~500 мкФ(470).
Я это все к чему, много где пишут и рекомендуют применение полипропиленовыхи бумагомасляных конденсаторов в блоках питания, которые более "качественные" по отношению даже к самым дорогим электролитам. Поставить два дросселя намного проще и дешевле, чем например составлять батарею на 1000мкФ из полипропиленов с одним звеном;-)
Все это прекрасно моделируется в программе ссылку на которую дал Triod.

Подскажите еще пожалуйста где взять расчеты шунтирующих конденсаторов и резисторов для диодного мостика, че то не могу найти...

 

[Alex Torres]

да я понимаю что во время нагрузки возможно будет нехватать ёмкости конденстаоров, но думаю это можно решить(для данного случая) увеличением конденсатора C' до 25-30мкФ.

Расматривайте этот вопрос не с точки зрения энергии или пульсаций(хотя оно и правильно).
Псомотрите на это с другой стороны, например для однотактноголампового усилителя - у Вас есть замкнутая электрическая цепь, состоящая из трех элементов:
выходной трансформатор - блок питания - лампа.

Все три элемента включены последовательно, в том числе и блок питания, поэтому для получения макс. сигнала в нагрузке (трансформатре) сопротивление БП должно быть как можно меньше, причем на любой рабочей частоте. Ну а поскольку у конденсаторов сопротивление (емкостное) растет со снижением частоты, то и приходится для хорошей передачи НЧ ставить большие конденсаторы.

С точки зрения пульсаций - если ставить в БП всякие музейные экспонаты типа кривых железяк с проволокой (дроссели), ды еще и кынотроны, то конденсаторы не нужны сильно большие. Но как видите - нужны с другой точки зрения.

 

[Upgrade]

Расматривайте этот вопрос не с точки зрения энергии или пульсаций(хотя оно и правильно).
Псомотрите на это с другой стороны, например для однотактноголампового усилителя - у Вас есть замкнутая электрическая цепь, состоящая из трех элементов:
выходной трансформатор - блок питания - лампа.

Все три элемента включены последовательно, в том числе и блок питания, поэтому для получения макс. сигнала в нагрузке (трансформатре) сопротивление БП должно быть как можно меньше, причем на любой рабочей частоте. Ну а поскольку у конденсаторов сопротивление (емкостное) растет со снижением частоты, то и приходится для хорошей передачи НЧ ставить большие конденсаторы.

С точки зрения пульсаций - если ставить в БП всякие музейные экспонаты типа кривых железяк с проволокой (дроссели), ды еще и кынотроны, то конденсаторы не нужны сильно большие. Но как видите - нужны с другой точки зрения.

Спасибо, разжували Но я все равно хоу отказаться от Электролитов,
видел много схем где используют 60-100мкФ, похоже их хватает, буду экспериментироват.
К тому же К78 на 60мкФ не такой уж и большой 50х100мм
как шунты посчитать.......

 

[Fil]

Да нивапрос. Просто когда все сделаете и отслушаете подкиньте один электролит эдак 470-680 мкФ и сравните с ним и без онного. Места и времени это займет сущую фигню зато раз и навсегда для себя определитесь кто из ху.

 

[Upgrade]

Да нивапрос. Просто когда все сделаете и отслушаете подкиньте один электролит эдак 470-680 мкФ и сравните с ним и без онного. Места и времени это займет сущую фигню зато раз и навсегда для себя определитесь кто из ху.

так и сделаю

 

[Гном]

Хрошо, кому то нравятся электролиты, кому то дроссели. А вот у меня такой вопрос, что лучше одна- две банки по 4700 мкф на канал, или 10-20 х470 мкф? Купил по 4700 на пробу, опытом получается дешевле

 

[Alex Torres]

Один 4700 конечно дешевле чем 10 по 470, но ESR и ESL у него будут выше.

Спасибо, разжували Но я все равно хоу отказаться от Электролитов,

Да ради бога. Если Вы наберете соотв. емкость полипропиленом (МКР) или хотя бы полиестером (МКТ) - будет только лучше.
Но недостаток емкости - типом диэлектрика не компенсируется.

 

[Гном]

ESR и ESL больше чем суммарно от набора? Они же все в паралель будут. Я правда не совсем понимаю что такое ESR и ESL, вероятно это утечки и индуктивности, так что проясните если не трудно.

 

[Triod]

Но недостаток емкости - типом диэлектрика не компенсируется.

Да, но. Если попробуем нарисовать эквивалентную схему элктролита, то выйдет что-то в виде бесконечно многозвенного П-фильтра, где L и R-это индуктивность и сопротивление обкладок, а С - собственно его ёмкость, которая получается разделёной на много частей, как бы "размазанной" от входа к выходу. Так вот, всё зависит от величин этих L и R, и может быть так, что основная часть ёмкости будет включена через большие паразитные L и R и на более высоких частотах не работает. В этом случае получится, что конденсатор меньшей ёмкости, но с меньшими паразитными L и R будет работать лучше.

 

[monkeypaw]

Triod, а если соединены все эти параллельные емкости звездой с выводом в центре, то фильтр тож будетмногозвенным-последовательным?
где там будет вход и выход?
имхо (умозрительно, експериментов кроме простейшего шунтирования не ставил), какраз сопротивления встанут в параллель и результирующая уменьшится. индуктивность вырастет, но вполне пропорционально росту емкости (в зависимости от конструкции элементных емкостей). тоесть получаем большой конденсатор, просто сложный и физически разнесенный по куче корпусов.
насколько я понял по фото, в том же блоке питания у маэстро гроссо стоит куча емкостей в параллель, и, по слухам, это играет неплохо

 

[Upgrade]

Да, но. Если попробуем нарисовать эквивалентную схему элктролита, то выйдет что-то в виде бесконечно многозвенного П-фильтра, где L и R-это индуктивность и сопротивление обкладок, а С - собственно его ёмкость, которая получается разделёной на много частей, как бы "размазанной" от входа к выходу. Так вот, всё зависит от величин этих L и R, и может быть так, что основная часть ёмкости будет включена через большие паразитные L и R и на более высоких частотах не работает. В этом случае получится, что конденсатор меньшей ёмкости, но с меньшими паразитными L и R будет работать лучше.

т.е. большjй электролит как множество маленьких конденсаториков?
а полипропиленовый таких свойств не имеет?

 

[TVR]

ESR и ESL больше чем суммарно от набора? Они же все в паралель будут. Я правда не совсем понимаю что такое ESR и ESL, вероятно это утечки и индуктивности, так что проясните если не трудно.

ESR это эквивалентное последовательное сопротивление.
Оксидный конденсатор - это две алюминиевые ленточные обкладки, на одну из которых нанесен оксидный слой. В местах, определенных требованиями технологии, к металлическим лентам обкладок крепятся алюминиевые контакты. Затем к ним различными способами крепят выводы для распайки. Все это сворачивают в цилиндр и помещают в корпус. Через герметичный изолятор выводят контакты наружу. Сопротивление в местах этих соединений и есть ESR.
Это эквивалентно включению последовательно с конденсатором резистора, что, естественно, влияет на характер зарядно-разрядных процессов. Кроме того, на этом резисторе рассеивается тепловая мощность, вызывающая разогрев конденсатора и активизацию электрохимических процессов в зоне контактов.

 

[Alex Torres]

ESR это эквивалентное последовательное сопротивление.

Да.

Оксидный конденсатор - это две алюминиевые ленточные обкладки, на одну из которых нанесен оксидный слой. В местах, определенных требованиями технологии, к металлическим лентам обкладок крепятся алюминиевые контакты. Затем к ним различными способами крепят выводы для распайки. Все это сворачивают в цилиндр и помещают в корпус. Через герметичный изолятор выводят контакты наружу. Сопротивление в местах этих соединений и есть ESR.

Нет

Это эквивалентно включению последовательно с конденсатором резистора, что, естественно, влияет на характер зарядно-разрядных процессов. Кроме того, на этом резисторе рассеивается тепловая мощность, вызывающая разогрев конденсатора

Да

и активизацию электрохимических процессов в зоне контактов.

Нет.