Berechnung der Brummspannung und Ladespannung am Einweg-Gleichrichter
Auf dieser Seite können Sie die Spannung hinter einem Einweggleichrichter mit Ladekondensator berechnen. Es werden die Spannungen im Leerlauf, unter Last und die Brummspannung berechnet
Die Abfallspannung an der Diode wird berücksichtigt. Es ist ein Wert von 0.7 Volt für Silizium-Gleichrichter voreingestellt.
Für den Innenwiderstand der Stromquelle ist im Wesendlichen der Widerstand der Sekundärwicklung des Trafos maßgeblich. Im Starkstrombereich kann zusätzlich der Widerstand der Anschlußleitungen eine Rolle spielen. Trafolose Schaltungen verfügen in der Regel über einen Vorwiderstand zur Begenzung des Einschaltstroms dessen Wert (z.B 5.6 Ohm) als Innenwiderstand eingesetzt wird.
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Die rechte blaue Säule zeigt die minimale Ausgangsspannung an.
Der rote Bereich entspricht dem Spitze- zu Spitze Wert der Brummspannung.
Die Gesamthöhe der Säule entspricht der maximalen Ausgangsspannung.
Der Einweggleichrichter ist die einfachste Art einer Gleichrichtung. Am Lastwiderstand kommen nur die positiven Halbwellen der Eingangsspannung an, die negativen werden von der Diode ‚weggeschnitten‘. Die maximale Amplitude der Ausgangsspannung U2 ist im Leerlauf um den Spannungsabfall an der Diode (UD) kleiner als die der Eingangsspannung.
Ohne Kondensator liefert der Gleichrichter eine pulsierende Gleichspannung. Häufig ist man jedoch daran interessiert, dass die Ausgangsspannung möglichst wenig pulsiert. Eine einfache Möglichkeit die Spannung zu glätten ist der Einbau eines Kondensators in die Schaltung.
Während der positiven Halbwelle leitet die Diode und der Kondensator lädt sich auf, während der negativen Halbwelle entlädt er sich über den Lastwiderstand. Am Lastwiderstand entsteht daher eine Gleichspannung, die von einer Wechselspannung UBr (Brummspannung) überlagert wird.
Welche Spannung er dabei erreicht, hängt vom Innenwiderstand der Wechselspannungsquelle ab. Die Ausgangsspannung unter Belastung ist daher kleiner als ohne Last.
\(\displaystyle U_{Leer}=\sqrt{2}·U_{1eff} - U_{Diode}\)
\(\displaystyle U_{Last}=U_{Leer} \left( 1-\sqrt{\frac{R_i}{R_L}} \right)\)
\(\displaystyle U_{BrSS}= \frac{ U_{Last}}{C · R_L · f} \left( 1-\sqrt[4]{\frac{R_i}{R_L}} \right) = U_{Last,max} - U_{Last,min}\)
\(\displaystyle U_{Sperr}= 2\sqrt{2} · U_{1eff}\)
\(\displaystyle U_{1eff}\) = Eingangsspannung (Effektivwert) [V]
\(\displaystyle U_{Leer}\) = Leerlaufspannung ohne Lastwiderstand[V]
\(\displaystyle U_{Last}\) = Ausgangsspannung am Lastwiderstand [V]
\(\displaystyle U_{Diode}\) = Spannungsabfall an der Diode [V] (0,7 Volt bei Siliziumdiode)
\(\displaystyle R_i\) = Innenwiderstand der Stromquelle [Ohm]
\(\displaystyle R_L\) = Lastwiderstand [Ohm]
\(\displaystyle U_{BrSS}\) = Brummspannung [VSS]
\(\displaystyle U_{Sperr}\) = Maximale Sperrspannung an der Diode [V]
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