Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 4, Hoofdstuk 1, Paragraaf 1.6, Blz 58-63

Afvlakken wordt gedaan met een filter en stabiel maken met een spanningsstabilisator. De bedoeling is uiteindelijk om een vlakke, rimpelloze spanning te verkrijgen die bij verschillende belastingen constant blijft.

Afvlakken van de spanning

Een filter bestaat ten minste uit één buffercondensator. Deze buffercondensator wordt parallel gezet aan de belastingweerstand Rl. De condensator kan een elektrolytische condensator zijn. De grootte van de rimpel is afhankelijk van 3 factoren:

  • Het type gelijkrichtschakeling (enkel- of dubbelzijdig gelijkrichting);
  • De capaciteit van de buffercondensator;
  • De waarde van de belastingweerstand Rl.

De condensator is het meest eenvoudige middel dat in zijn algemeenheid vaak gebruikt wordt voor het afvlakken van de rimpelspanning. Het zijn vrijwel altijd electrolytische condensatoren (elco). Deze zijn polair (hebben een + een – aansluiting!).

Afvlakken met enkelzijdige gelijkrichting + Schema’s

Tijdens de eerste periode bij het inschakelen zal er een hoge piekstroom lopen om de condensator op te laden. Deze gedraagt zich zeer kort als ‘kortsluiting”. De diode moet dus bestand zijn tegen korte eenmalige piekstroom.

Voor enkelzijdige gelijkrichting ziet de schakeling er als onderstaande afbeelding uit.

Afvlakken van spanning met een enkelzijdige gelijkrichting

In onderstaande afbeelding is het verschil van uitgangsspanningen te zien als we een enkelzijdige gelijkrichting zoals in bovenstaande afbeelding met of zonder afvlakfilter (condensator) aansluiten.

Zonder buffercondensator noemen we dit ongefilterde spanning. Met het filter zal bij een bepaalde belasting de condensator niet vol blijven en daalt de spanning dus op de uitgang volgens de middelste afbeelding hieronder.

De werkelijke uitgangsspanning met een afvlakfilter wordt weergegeven in de onderstaande van de 3 afbeelding.

Als de weerstand Rl een kleinere waarde (=betere geleiding) krijgt, dan zal bij het neergaan van de spanning de condensator sneller ontladen worden. Ook het wijzigen van de capaciteit van de condensator C1 heeft gevolgen voor het grootte van de rimpelspanning.

Als de capaciteit van de condensator C1 toeneemt, dan zal het ontladen minder snel gaan en de spanning minder afnemen. In de praktijk moet de diode wel bestand zijn tegen de hoge oplaadstroom van de condensator, zeker als deze leeg is of elke periode bijna ontladen wordt.

In zo’n geval is een extra weerstand (Rsurge) noodzakelijk om de laadstroom te begrenzen. De condensator in ongeladen toestand veroorzaakt bijna een kortsluiting. Tevens geldt bij enkelzijdig gelijkrichting met buffercondensator dat de maximale sperspanning 2 keer zo groot wordt dan de secundaire piekspanning.

Afvlakken van de spanning d.m.v. dubbelzijdige gelijkrichting

Een buffercondensator kan ook toegepast worden in een schakeling voor dubbelzijdige gelijkrichting, bijvoorbeeld in de greatzschakeling. Dit is in onderstaande afbeelding te zien. De buffercondensator kan ook opgenomen zijn in een dubbelzijdige gelijkrichtingschakeling met trafo met middenaftakking.

De sperspanning voor de dioden zal dan ook gelijk zijn aan 2 x de piekspanning van U2. Dat komt doordat de condensator C1 nu ook geladen is met een U2(pk).

Afvlakken van de spanning met het gebruik van de greatzschakeling

In onderstaande afbeelding is het verschil te zien of een gelijkrichtschakeling met een afvlakfilter wel of niet belast wordt. Bij een normale belasting zal de uitgangsspanning ook iets dalen, maar als de schakeling niet belast wordt, dan zal er ook geen vermogen uit de buffercondensator worden opgenomen en ontstaat er een vlakke gelijkspanning.

Uitgangspanning afvlakschakeling dubbelzijdige gelijkrichting

Soorten afvlakfilters om de rimpelspanning te verkleinen

Om de spanning af te vlakken zijn er nog andere soorten filters beschikbaar. Uitgebreidere filters hebben een positieve invloed op de rimpelspanning. Deze zal daar door vlakker worden. Voorbeelden hiervan zijn weergegeven in onderstaande afbeelding.

Elk type filter heeft zijn eigen toepassing. Vanzelfsprekend wordt hier onderscheid gemaakt tussen hoog- en laagdoorlaatfilters. Een belangrijke grafiek die hierbij van belang is, is het frequentieafhankelijk gedrag van de componenten.

Spanning Stabiel maken na gelijkrichting

Als laatste stap in het gelijkrichtproces kan de spanning nog gestabiliseerd worden. In de praktijk zijn daar spanningstabilisators voor beschikbaar. Deze zien er bijvoorbeeld uit als onderstaande afbeelding.

Spanningsstabilisator voor het stabiel maken van de gelijkspanning

Een voorbeeld van een gelijkspanningsvoedingsschakeling is hieronder te zien. De schakeling met een spanningsstabilisator 7824 geeft aan de uitgang een positieve en een negatieve symmetrische spanning te opzichte van kassa (GND)

Spanning stabiel maken in een voedingspanning en daarvoor afvlakken

De meest eenvoudige vorm van spanningsstabilisatie is die in onderstaande afbeelding. Hier wordt met een zenerdiode D1 de spanning ongeveer stabiel gehouden op de zenerspanning Uz.

Spanning stabiel maken met behulp van een zenerdiode

Dat is de spanning waarbij de zenerdiode, die normaal in het spergebied werkt, in sperrichting gaat geleiden en de spanning nauwelijks varieert (slechts verschil van Uz) bij verschillende belastingen. Voorwaarde is wel dat de belastingweerstand Rl niet te laag mag worden, anders is de spanning Uz niet meer stabiel.

In onderstaande afbeelding is de karakteristiek van de zenerdiode te zien, in het stabiele gebied. De spanning blijft vrijwel constant tussen de waarde Izk en Izm. Het verder bespreken van de zenerdiode wordt in een ander artikel gedaan.

Karakteristiek zenerdiode voor het afvlakken en stabiel maken van de spanning

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 4, Hoofdstuk 1, Paragraaf 1.6, Blz 58-63

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.