13
LOGO รหัสวิชา 353152 วงจรอิเล็กทรอนิกส์ 1 POWER SUPPLY FILTERS 1 บทที่ 5 วงจรกรองแรงดัน

Ch5 วงจรกรองกระแส

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ch5 วงจรกรองกระแส

LOGO รหัสวิชา 353152 วงจรอิเล็กทรอนิกส์ 1

POWER SUPPLY FILTERS

1

บทท่ี 5 วงจรกรองแรงดัน

Page 2: Ch5 วงจรกรองกระแส

SystemComplete power supply with transformer, rectifier,

filter, and regulator2

Page 3: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรอง (Filter Circuit)3

เป็นวงจรท่ีใช้ส ำหรับกรองกระแสและแรงดนัจำกวงจรเรียงกระแสให้เรียบ เพื่อให้สำมำรถนำไปใชง้ำน เน่ืองจำกแรงดนัท่ีไดจ้ำกวงจรเรียงกระแสท่ีเรียกว่ำ พัลส์เซติงดีซี นั้น ยงัไม่สำมำรถนำไปใชง้ำนได ้เพรำะแรงไฟท่ีไดย้งัคงมีลกัษณะท่ีเป็นรูปคล่ืน ซ่ึงจะท ำให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เกิดปัญหำในกำรท ำงำน ดงันั้นจะตอ้งท ำแรงดนัท่ีเป็นคล่ืนเรียบเสียก่อนโดยวงจรกรอง วงจรกรองท่ีนิยมใชใ้นปัจจุบนั คือ วงจรคำปำซิสเตอร์ฟิลเตอร์ จะท ำหน้ำท่ีกรองแรงดนัท่ีไดจ้ำกวงจรเรียงกระแสใหเ้รียบ เพื่อท่ีจะน ำแรงดนันั้นไปใชง้ำน

Page 4: Ch5 วงจรกรองกระแส

ชนิดของวงจรกรองแรงดนั

1.วงจรกรองแรงดนัด้วยตวัเกบ็ประจุ (C-Filter)

2.วงจรกรองแรงดนัดว้ยตวัเหน่ียวน ำ (L- Filter)

3.วงจรกรองแรงดนัแบบใชว้งจรพำย (𝜋)

4.วงจรกรองแรงดนัแบบใชต้วัเหน่ียวน ำกบัตวัเก็บประจุ

(LC- Filter)

5.วงจรกรองแรงดนัแบบใชต้วัตำ้นทำนกนัตวัเก็บประจุ

(RC- Filter)

4

Page 5: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรองแรงดนัด้วยตัวเกบ็ประจุ Capacitor-Input Filter5

กระแสอเิลก็ตรอน

กระแสอเิลก็ตรอน

กระแสอเิลก็ตรอน

เมื่อไดโอดน ำกระแสจะมีกำรเกบ็ประจุของตัวเกบ็ประจุเร่ิมต้น

ตัวเกบ็ประจุจะคำยประจุผ่ำน 𝑹𝑳หลงัจำกผ่ำนจุดสูงสุดของคลืน่ไซน์ทำงเข้ำ ไดโอดจะไม่น ำกระแส

กำรคำยประจุของตัวเก็บประจุ C จะหมดลงเมื่อแรงดันไซน์ทำงเข้ำสูงกว่ำแรงดัน 𝑽𝑪หลงัจำกน้ันจะมีกำรเกบ็ประจุอกีคร้ังโดยไดโอดน ำกระแส

พฤติกรรมของกระแสในตัวเก็บประจุแต่ละช่วงเวลำ

Page 6: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรองแรงดนัด้วยตัวเกบ็ประจุ Capacitor-Input Filter

แรงดนัที่เกดิขึน้จำกกำรเกบ็ประจุและคำยประจุของตวัเกบ็ประจุในวงจรกรองแรงดนั

ลกัษณะกำรกระเพือ่มของแรงดนัไฟฟ้ำกระแสตรงที่ได้จำกวงจรกรอง

6 แรงดันพลิ้ว : Ripple VoltageRipple Factor (r) :

แรงดันพลิว้ คือ

แรงดันเฉลี่ย คือ

อตัรำส่วนของแรงดนัแรงดนัพล้ิว (Ripple Voltage) ต่อแรงดนัไฟฟ้ำกระแสตรง

𝑉𝑟(𝑟𝑚𝑠) =𝑉𝑟𝑝−𝑝

2 3

แรงดันค่ำใช้งำน (RMS) ของแรงดันพลิว้ (Ripple Voltage)

Page 7: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรองแรงดนัด้วยตัวเกบ็ประจุ Capacitor-Input Filter

ค ำนวณหำค่ำตัวประกอบควำมพลิว้ของวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบไดโอดบริดจ์ท่ีต่อกับภำระดังรูปวงจร

เมือ่วดัแรงดนัตกคร่อมหลงัวงจรเรียงกระแสเตม็คลืน่แบบไดโอดบริดจ์ก่อนเข้ำวงจรกรอง จะได้

ค่ำแรงดนัพลิว้ คอื

แรงดนัเฉลีย่ คอื

ผลของค่ำตวัประกอบควำมพลิว้ คอื

7 EXAMPLE 1

Solution transformer turns ratio is n = 0.1

แรงดนัสูงสุดที่ขดปฐมภูม ิคอื

แรงดนัสูงสุดที่ขดทุตยิภูม ิคอื หรือ 3.9%

Page 8: Ch5 วงจรกรองกระแส

Simulation8

Output voltage without the filter capacitor

Page 9: Ch5 วงจรกรองกระแส

Determine the peak-to-peak ripple voltage(𝑉𝑟(𝑝𝑝)) if the filter capacitor in EXAMPLE 1 Figure is 2200 uF and the load resistance changes to 2.2𝑘Ω

9

Page 10: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรองแรงดนัดว้ยตวัเกบ็ประจุ Capacitor-Input Filter

ผลกระทบท่ีเกิดขึน้ระหว่ำง full-wave bridge rectifierและ half-wave rectification ให้นักเรียนสังเกตผลที่เกิดขึน้และบอกควำมแตกต่ำงของควำมถี่ท่ีเกิดขึน้เป็นอย่ำงไร

10 Effect of an Open Diode in a Full-Wave Rectifier

Page 11: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรองแรงดนัดว้ยตวัเกบ็ประจุ Capacitor-Input Filter11 Effects of a Faulty Filter Capacitor

◆ Open If the filter capacitor for a full-wave rectifier opens, the output is a full-wave rectified voltage.

◆ Shorted If the filter capacitor shorts, the output is 0 V.

◆ Leaky A leaky filter capacitor is equivalent to a capacitor with a parallel leakage resistance.

Page 12: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรองแรงดนัด้วยตัวเกบ็ประจุ Capacitor-Input Filter12

1. วงจรกรองกระแสใหแ้รงดนัไฟฟ้ำกระแสตรงท่ีเอำตพ์ตุ 75 V โดยมีแรงดนัพล้ิว(peak-to-peak ripple ) 0.5 V. จงค ำนวณหำค่ำตวัประกอบควำมพล้ิว

2. วงจรเรียงกระแสแบบเตม็คล่ืนมีแรงดนัเอำตพ์ตุสูงสุด 30 V. ใชต้วัเกบ็ประจุขนำด 50 uF กรองกระแสจงค ำนวณหำแรงดนัควำมพล้ิว (peak-to-peak ripple voltage) เม่ือต่ออยูก่บัภำระ 600Ω.

3. จำกขอ้ 2 จงค ำนวณหำเปอร์เซ็นควำมพล้ิว

4. What value of filter capacitor is required to produce a 1% ripple factor for a full-wave rectifier having a load resistance of 1.5𝑘Ω? Assume the rectifier produces a peak output of 18 V.

5.What value of filter capacitor is required to produce a 1% ripple factor for a full-wave rectifier having a load resistance of 10𝑘Ω? Assume the rectifier produces a peak output of 18 V.

6. A full-wave rectifier produces an 80 V peak rectified voltage from a 60 Hz ac source. If a 10𝜇𝐹 filter capacitor is used, determine the ripple factor for a load resistance of 10𝑘Ω

กำรบำ้น คร้ังท่ี 5

Page 13: Ch5 วงจรกรองกระแส

วงจรกรองแรงดนัดว้ยตวัเกบ็ประจุ Capacitor-Input Filter13

7. Determine the peak-to-peak ripple and dc output voltages in Figure. The transformer has a 36 V rms secondary voltage rating, and the line voltage has a frequency of 60 Hz.

8. Refer to Figure and draw the following voltage waveforms in relationship to the input waveforms: VAB, VAD, and VCD. A double letter subscript indicates a voltage from one point to another.

การบา้น คร ัง้ที ่5