Raddrizzatore ad onda intera e filtri

[Simona99]

Salve ragazzi,
sto studiando il raddrizzatore ad onda intera (come convertitore AC/DC) e non ho ben capito come fare a trovare la sua tensione di uscita quando in uscita mettiamo un filtro. Il professore ha detto che nel momento in cui inseriamo un filtro a valle del convertitore, bisogna verificare che la corrente di uscita del raddrizzatore (ingresso del filtro), sia sempre positiva, perché se dovesse annullarsi la tensione di uscita del raddrizzatore non sarebbe più pari al modulo della tensione di ingresso, ma maggiore perché dipenderebbe dal carico. Fin qui mi è abbastanza chiaro, in seguito il prof passa ad analizzare il circuito nel caso di un filtro induttivo e nel caso di un filtro LC e qui iniziano i miei problemi. Nel caso del filtro induttivo il prof dice che la tensione in ingresso al filtro è v=|vin| (perché i diodi vanno in conduzione diventando un cortocircuito e quindi il filtro vede |vin|), di conseguenza la tensione sulla resistenza è una sinusoide con un certo valor medio e la corrente che scorre sulla resistenza e quindi quella di ingresso al filtro è pari alla tensione ai capi della resistenza scalata di R, dalla forme d'onda si vede che la i non si annulla e quindi tutto ok. Nel caso invece del filtro LC, il prof parte dalla corrente in ingresso al filtro dicendo che è una sinusoide con un certo valor medio, impone la condizione che questa corrente non si annulli mai (i_max<I_medio) e solo adesso conclude che v=|vin|. La mia domanda è, perché nel primo caso non ci siamo dovuti preoccupare della condizione sulla corrente, ma abbiamo analizzato il circuito nello stesso modo in cui si analizza quando non c'è il filtro, mentre nel secondo caso abbiamo dovuto imporre prima la condizione di corrente sempre positiva?

Ringrazio chi vorrà darmi una mano

[elfo]

http://bitsavers.trailing-edge.com/comp ... ndbook.pdf

Appendice 6.0 Power Supply Design

Pag. 174 del PDF

[MarcoD]

.. perché nel primo caso non ci siamo dovuti preoccupare della condizione sulla corrente, ma abbiamo analizzato il circuito nello stesso modo in cui si analizza quando non c'è il filtro, mentre nel secondo caso abbiamo dovuto imporre prima la condizione di corrente sempre positiva?

E' una bella domanda, che forse gli studenti pongono da almeno 100 anni, e alla quale non è facile rispondere in breve.

Faccio riferimento al:
Millman Electronic Devices and circuits 1967
Section 20-9 Rectifiers and power supplies pag. 603..621


Hai visto il funzionamento dei filtri che alimentano un carico RL
con filtro C capacitivo, la corrente è quasi impulsiva nei diodi, la tensione nel carico raggiunge il valore massimo della Vingresso

con filtro L induttivo, la corrente circola continuamente nei diodi, nel carico c'è una tensione pari al valore medio della Vingresso, con sovrapposta una componente sinusoidale.
Con L = 0 , la componente sinusoidale si trasforma in una sinusoide raddrizzata.

Il filtro LC è un misto dei due precedenti:
per corrente bassa ( RL elevata) si comporta come un filtro capacitivo,
per RL bassa si comporta come un filtro induttivo bel filtrato.
Esiste un valore critico di induttanza alla transizione fra elevata e bassa resistenza di carico:
Lc = Rl/(3 W) ; W = 6,28 x Frequenza

Mi hai fatto ricordare che l'unico alimentatore con filtraggio LC, l'ho progettato appena assunto. Il mio capo mi aveva incaricato di progettare un alimentatore ingresso 110 Vac 60' Hz con uscita circa 24 VDC circa 1 kW ( circa 40 A).
Non avevo mai affrontato il problema, non potevo perdere la faccia e chiedere al capo come fare. Ho consultato il fido Millman nel capitolo che non avevo mai letto, e lo ho dimensionato con successo (il trucco è inserire un resistore di bleed per precaricarlo, per evitare che con poco carico l'uscita andasse a 24/0,636=38 V e bruciasse i carichi eventualmente presenti)

[Simona99]

Grazie per la risposta, un'ultima domanda nel caso del filtro capacitivo, come hai detto tu, la tensione in uscita raggiunge la vin max e in questa condizione i diodi si spengono perché vedono da un lato una vin che cala e dall'altro una v che cala più lentamente (scarica RC). Nel caso LC io che grazie al condensatore la tensione di uscita raggiunge la vin max, ma come faccio a essere sicura che in questo caso i diodi si spengono, comunque avrei una caduta di tensione ai capi di L?

[MarcoD]

Grazie..., un'ultima domanda:
nel caso del filtro capacitivo, come hai detto tu, la tensione in uscita raggiunge la vin max e in questa condizione i diodi si spengono perché vedono da un lato una vin che cala e dall'altro una V che cala più lentamente (scarica RC).
Si, corretto.

Nel caso LC io che grazie al condensatore la tensione di uscita raggiunge la vin max, ma come faccio a essere sicura che in questo caso i diodi si spengono, comunque avrei una caduta di tensione ai capi di L?
Questa domanda non mi è chiara.
Con i filtro LC, ci sono due modi di funzionamento:
Per un valore "basso" di resistenza di carico (elevata corrente) i diodi sono sempre in
conduzione e la tensione di uscita è prossima al valore medio.

Per un valore "alto" di resistenza di carico (bassa corrente) i diodi conducono in modo intermittente e la tensione di uscita sale fino a prossima al valore di picco..
Questo è una condizione di funzionamento di solito NON desiderata.
Il valore di passaggio da una condizione all'altra è data dalla formula che avevo riportato in un precedente post (formula che ho copiato e che NON ho investigato su come viene ricavata).
Si, ai capi della " L " è presente una caduta di tensione proporzionale alla derivata della corrente. Il valore medio della corrente (che per definizione è costante) non provoca caduta di tensione.

Anche se tale filtro è vecchissimo, non è detto che sia facile analizzarne completamente il funzionamento

[Simona99]

Ti ringrazio