Frequenza di Ondulazione del Redduttore a Semionda: La Regola Fondamentale
La frequenza di ondulazione (fondamentale) più bassa all'uscita di un redduttore a semionda è esattamente uguale alla frequenza della linea AC (fline).
Perché? La meccanica della forma d'onda
- Azione a semionda: Il diodo conduce solo durante il semiciclo positivo del seno di ingresso (0 a π). Blocca il semiciclo negativo (π a 2π).
- Output risultante: Una serie di impulsi a semisono isolati, separati da spazi a tensione zero.
- Periodicità: Un impulso si verifica per ciclo di ingresso. Il tempo tra i picchi degli impulsi è T = 1/fline.
- Analisi di Fourier: Questa forma d'onda periodica si decompone in una componente DC più una serie infinita di armoniche AC. La frequenza AC più bassa (ondulazione fondamentale) è a fline.
Esempi concreti
| Frequenza di linea | Frequenza fondamentale dell'ondulazione | Periodo dell'ondulazione |
|---|---|---|
| 50 Hz (Europa/Asia) | 50 Hz | 20 ms |
| 60 Hz (Americhe) | 60 Hz | 16,67 ms |
| 400 Hz (Aerospaziale) | 400 Hz | 2,5 ms |
Confronto: Semionda vs. Onda intera
- Semionda: Frequenza ondulazione = fline (50/60 Hz). Alta tensione di ondulazione (Vr(pp) ≈ Vpeak senza filtro). Difficile da filtrare (C grande necessario).
- Onda intera (Ponte o Central Tap): Frequenza ondulazione = 2 × fline (100/120 Hz). Gli impulsi si verificano due volte per ciclo. Ampiezza di ondulazione inferiore, più facile da filtrare (C più piccolo), minore utilizzo del trasformatore.
Le armoniche contano anche
Mentre la fondamentale è a fline, l'output contiene forti armoniche pari e dispari (2f, 3f, 4f...). Un semplice filtro a condensatore attenua in base alla sua impedenza (XC = 1/2πfC) a *ciascuna* armonica. La bassa frequenza fondamentale (50/60 Hz) significa che il condensatore deve essere molto grande per ottenere una bassa tensione di ondulazione rispetto a un redduttore a onda intera.
Implicazione di progettazione
Per una data dimensione del condensatore e corrente di carico, un redduttore a semionda avrà una tensione di ondulazione picco-picco significativamente più alta di un redduttore a onda intera perché il condensatore deve alimentare il carico per l'intero periodo (T) piuttosto che mezzo periodo (T/2).
Regola pratica: Fattore di ondulazione semionda non filtrato = 1,21 (121%). Onda intera = 0,48 (48%). Il filtraggio è non opzionale per quasi tutte le applicazioni DC.