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Glättungskondensator (Restwelligkeit)

Spannungsrippel am Ladekondensator: ΔU = I / (f · C). Verknüpft Laststrom, Pulsfrequenz und Kapazität mit der verbleibenden Welligkeit.

01 · Eingabe

Glättungskondensator (Restwelligkeit) berechnen

Spannungsrippel am Ladekondensator: ΔU = I / (f · C). Verknüpft Laststrom, Pulsfrequenz und Kapazität mit der verbleibenden Welligkeit.

Lösen für

ΔU = I / (f · C)

I Laststrom

f Frequenz

C Kapazität

Worum geht es?

Nach der Gleichrichtung folgt der Glättungskondensator. Er lädt sich am Scheitelwert auf und versorgt zwischen zwei Pulsen die Last — die Spannung sinkt dabei um den Spannungsrippel ΔU.

Die einfache Näherung ΔU = I / (f · C) ergibt sich aus Q = C · U und I = ΔQ / Δt:

größerer Laststrom I → größerer Rippel,
höhere Pulsfrequenz f (Brücke 100 Hz statt 50 Hz) → kleinerer Rippel,
größere Kapazität C → kleinerer Rippel.

Faustregel: ΔU sollte unter 10 % der Gleichspannung bleiben.

Die Formel

Formel Restwelligkeit

ΔU = I / (f · C)

Umstellungen:
    I  = ΔU · f · C
    f  = I / (ΔU · C)
    C  = I / (ΔU · f)

Die Variablen

Symbol	Bedeutung	Einheit	Erklärung
ΔU	Restwelligkeit	V	Spitze-Spitze-Spannungsrippel am Kondensator.
I	Laststrom	A	Mittlerer Strom, den die Last zieht.
f	Pulsfrequenz	Hz	50 Hz beim Einweg, 100 Hz bei der Brücke.
C	Kapazität	F	Wert des Glättungskondensators.

Minimal-Beispiel

Brückengleichrichter, I = 1 A, f = 100 Hz, C = 4700 µF.

Rechnung ΔU

ΔU = I / (f · C)
   = 1 / (100 · 4700 · 10⁻⁶)
   = 1 / 0,47
   ≈ 2,13 V

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Kapazität für gewünschte Welligkeit

Brücke, I = 0,5 A, ΔU,max = 1 V, f = 100 Hz.

Rechnung C bestimmen

C = I / (ΔU · f)
  = 0,5 / (1 · 100)
  = 5 · 10⁻³ F
  = 5000 µF
Wahl: 4700 µF (E12) oder lieber 6800 µF.

Beispiel 2 — Einweg vs. Brücke

Gleiche Last (0,3 A), gleiche Kapazität (2200 µF).

Rechnung Vergleich

Einweg (f = 50 Hz):
    ΔU = 0,3 / (50 · 2200 · 10⁻⁶)
       ≈ 2,73 V

Brücke (f = 100 Hz):
    ΔU = 0,3 / (100 · 2200 · 10⁻⁶)
       ≈ 1,36 V → halber Rippel

Beispiel 3 — Maximal zulässiger Laststrom

Vorgegeben: C = 1000 µF, f = 100 Hz, ΔU darf 0,5 V nicht überschreiten.

Rechnung I_max

I = ΔU · f · C
  = 0,5 · 100 · 1000 · 10⁻⁶
  = 0,05 A = 50 mA