Skip to content
Discebo.dk

§ 17

Rectifier and smoothing: DC voltage and ripple

How much ripple do I get, and is the smoothing capacitor large enough?

Answer: A linear power supply consists of a transformer, rectifier and a smoothing capacitor. The calculator finds the peak voltage after the diodes, how much the voltage drops between charging pulses (ripple) and the lowest voltage the regulator after the supply sees.

Formula

Spidsspænding: Û = U_AC · √2 − antal dioder i strømvejen · U_diode

Rippel (spids til spids): ΔU ≈ I / (f_r · C), hvor f_r = f_net ved halvbølge og 2 · f_net ved helbølge

Laveste spænding = Û − ΔU. Middelspænding ≈ Û − ΔU / 2

The approximation assumes the capacitor discharges with constant current throughout the period. It gives a slightly too high ripple, i.e. on the safe side.

Symbols and units in the formula
SymbolMeaningUnit
u_acTransformer's secondary voltage (effective value)V
typeRectifier—
udVoltage drop per diodeV
i_maLoad currentmA
c_ufSmoothing capacitorµF
f_netMains frequencyHz
=Ripple voltage (peak to peak)V
=Peak voltage after diodesV
=Lowest voltage in ripple valleyV
=Mean voltage (DC)V
=Ripple frequencyHz

Validity and source

Source
Technical appendix: single and double rectifiers, internal resistance and ripple

Does not apply when

  • The transformer's secondary voltage is the rated voltage at full load. At no-load it is typically 5-15% higher, and the transformer's internal resistance pulls the peak voltage down under load. Check the regulator's minimum voltage difference (dropout) against the lowest voltage in the ripple valley.

Worked example

The calculator's own default values inserted. The figures are calculated with exactly the formula the tool uses.

Substituted

  • Transformer's secondary voltage (effective value)12 V
  • Rectifier2
  • Voltage drop per diode0.70 V
  • Load current500 mA
  • Smoothing capacitor2,200 µF
  • Mains frequency50 Hz

Giver

  • Ripple voltage (peak to peak)2.27 V
  • Peak voltage after diodes15.57 V
  • Lowest voltage in ripple valley13.30 V
  • Mean voltage (DC)14.43 V
  • Ripple frequency100 Hz

Members only

The calculator itself is locked

Create a free user account to unlock all articles, calculators, templates and range — and get access to quizzes and classes. It takes less than a minute: name, email and a password. No payment card.

Create free user →Log in

Want to try something first? See what you can use without an account — the junior zone, the encyclopedia, the videos and more.

Sådan bruger du den

Når du reparerer eller bygger en lineær strømforsyning, skal du vide, om glatningskondensatoren er stor nok, og om spændingen holder sig over regulatorens mindste indgangsspænding i bunden af rippeldalen. Beregneren regner fra transformerens AC-spænding til jævnspænding med rippel.

Step by step

  1. Indtast transformerens sekundærspænding fra mærkaten, ensrettertypen og diodefaldet.
  2. Gang AC-spændingen med √2 og træk diodefaldene fra. Det giver spidsspændingen.
  3. Del belastningsstrømmen med ripplefrekvensen gange kapacitansen. Det giver rippel fra spids til spids.
  4. Træk ripplen fra spidsspændingen. Det er den laveste spænding, regulatoren ser.
  5. Sammenlign med regulatorens udgangsspænding plus dropout i databladet.

Typical errors

  • At regne med 12 V DC ud af en 12 V-transformer. Spidsværdien er √2 gange større, minus diodefaldene.
  • At glemme, at brokoblingen har to dioder i strømvejen. Det koster ca. 1,4 V.
  • At se på middelspændingen i stedet for dalen. Det er den laveste spænding, der får regulatoren til at slippe.
  • At udskifte en elektrolyt med en mindre kapacitans eller lavere spændingsklasse.

Examples from everyday life

12 V-transformer til en 7812

En gammel forsyning med 12 V-transformer, brokobling og 2.200 µF skal levere 500 mA gennem en 7812. Regulatoren skal have ca. 2 V mere ind, end den giver ud, altså mindst ca. 14 V.

Transformer's secondary voltage (effective value)
12 V
Rectifier
Bridge rectifier, full wave (2 diodes in the circuit)
Voltage drop per diode
0.7 V
Load current
500 mA
Smoothing capacitor
2,200 µF
Mains frequency
50 Hz

It means: Spidsspændingen er 15.57 V, men ripplen er 2.27 V, så dalen når ned på 13.3 V. Det er under de 14 V, og udgangen får brum ved fuld last.

Samme forsyning med 4.700 µF

Du skifter glatningskondensatoren til 4.700 µF og regner igen.

Transformer's secondary voltage (effective value)
12 V
Rectifier
Bridge rectifier, full wave (2 diodes in the circuit)
Voltage drop per diode
0.7 V
Load current
500 mA
Smoothing capacitor
4,700 µF
Mains frequency
50 Hz

It means: Ripplen falder til 1.06 V, og den laveste spænding er nu 14.51 V. Det holder regulatoren over sin dropout.

Halvbølge i stedet for bro

En billig adapter bruger kun én diode. Med samme transformer, 4.700 µF og 500 mA ser du, hvad det betyder.

Transformer's secondary voltage (effective value)
12 V
Rectifier
Halvbolge (1 diode)
Voltage drop per diode
0.7 V
Load current
500 mA
Smoothing capacitor
4,700 µF
Mains frequency
50 Hz

It means: Ripplefrekvensen er kun 50 Hz, og ripplen bliver 2.13 V. Halvbølge giver dobbelt så meget rippel som bro ved samme kondensator.

Rule of thumb

Ved brokobling på 50 Hz giver 1 A gennem 10.000 µF ca. 1 V rippel. Halv strøm eller dobbelt kapacitans halverer ripplen.

How to check the answer

Mål på glatningskondensatoren med et oscilloskop på AC-kobling ved fuld last. Spids til spids skal ligge tæt på eller lidt under det beregnede.