Restwelligkeit

Restwelligkeit: Definition und Bedeutung

Definition

Die Restwelligkeit, auch als Ripple bezeichnet, ist die Überlagerung einer kleinen, periodischen Schwankung auf die Gleichspannung am Ausgang eines Gleichrichters. Diese Schwankungen entstehen durch die unvollständige Glättung der pulsierenden Gleichspannung und sind charakteristisch für Gleichrichterschaltungen.

Entstehung der Restwelligkeit

Nach der Gleichrichtung durch einen Brückengleichrichter zeigt die Ausgangsspannung eine pulsierende Natur, die mit der doppelten Eingangsfrequenz schwankt. Obwohl diese Spannung bereits gleichgerichtet ist, enthält sie immer noch Wechselspannungsanteile, die als Restwelligkeit bezeichnet werden.

Glättung der Restwelligkeit

Um die Restwelligkeit zu reduzieren, werden Glättungskondensatoren parallel zur Last geschaltet. Diese Kondensatoren laden sich auf die Spitzenspannung auf und geben die gespeicherte Energie während der Spannungstäler ab, was zu einer gleichmäßigeren Ausgangsspannung führt.

Berechnung der Restwelligkeit

Die Restwelligkeit ( $V_{ripple}$ ) ist abhängig von mehreren Faktoren:

• Kapazität des Glättungskondensators ( $C$ )
• Laststrom ( $I_{load}$ )
• Brummfrequenz ( $f_{brumm}$ )

Die Restwelligkeit kann näherungsweise mit der folgenden Formel berechnet werden:

$V_{ripple}\approx \frac{I_{load}}{f_{brumm}\cdot C}$

Beispielrechnung

Angenommen, wir haben eine Gleichrichterschaltung mit einer Brummfrequenz von 100 Hz (typisch für einen Brückengleichrichter bei 50 Hz Netzfrequenz), einem Laststrom von 100 mA und einem Glättungskondensator von 1000 µF:

$V_{ripple}\approx \frac{0,1\text{ A}}{100\text{ Hz}\cdot 1000\times 10^{-6}\text{ F}}=1\text{ V}$

Das bedeutet, dass die Ausgangsspannung um etwa 1 V um den Mittelwert schwanken würde.

Auswirkungen der Restwelligkeit

Eine hohe Restwelligkeit kann zu verschiedenen Problemen in elektronischen Schaltungen führen:

• Rauschen und Interferenzen: Besonders in empfindlichen elektronischen Schaltungen kann die Restwelligkeit unerwünschtes Rauschen verursachen.
• Fehlfunktionen: In digitalen Schaltungen können Spannungsschwankungen zu Fehlfunktionen oder unvorhersehbarem Verhalten führen.
• Störungen in Audioanwendungen: In Verstärkerschaltungen kann die Restwelligkeit als hörbares Brummen wahrgenommen werden.

Reduzierung der Restwelligkeit

Neben dem Einsatz von Glättungskondensatoren gibt es weitere Methoden, um die Restwelligkeit zu reduzieren:

• Verwendung größerer oder zusätzlicher Kondensatoren: Erhöht die Kapazität und somit die Fähigkeit zur Glättung.
• Induktive Filter (Drosseln): Induktivitäten können in Kombination mit Kondensatoren verwendet werden, um LC-Filter zu bilden, die die Restwelligkeit weiter reduzieren.
• Spannungsregler: Elektronische Spannungsregler können die Restwelligkeit eliminieren, indem sie eine konstante Ausgangsspannung liefern.

Fazit

Die Restwelligkeit ist ein wichtiger Parameter in der Gestaltung und Analyse von Gleichrichterschaltungen. Durch geeignete Maßnahmen wie den Einsatz von Glättungskondensatoren, Induktivitäten und Spannungsreglern kann die Restwelligkeit effektiv reduziert werden, um eine stabile und gleichmäßige Gleichspannung für empfindliche elektronische Anwendungen bereitzustellen.

Disclaimer

Große Teile des Textes wurden durch eine KI erstellt und manuell editiert.

Quellen

• https://50ohm.de/A_restwelligkeit.html, aufgerufen am 08.07.2026