I elektronikk er restkrusning (det engelske ordet "krusning" fortsatt mye brukt på fransk) den gjenværende periodiske variasjonen av en likspenning (eller en likestrøm) som følge av utbedring av en spenningskilde (eller av en likestrøm) . vekselstrømmen . Denne krusningen er den generelt uønskede konsekvensen av den ufullkomne filtreringen av AC-komponenten i en energikilde ved hjelp av den elektroniske likeretterenheten.
I noen tilfeller kan "krusning" også referere til det diskontinuerlige eller pulserende strømforbruket av ikke-lineære driftsenheter, som for eksempel å bytte strømforsyning som trekker strøm fra elektriske kondensatorer på en pulserende måte. I dette tilfellet er "krusningen" ikke lenger en uønsket rest, men en oppførsel som ligger i den implementerte mekanismen.
Det er også en forestilling om gjenværende krusning (eller "krusning") relatert til frekvensdomenet . Denne karakteristikken vises i definisjonen av visse klasser av filtre og andre signalbehandlingsenheter . I dette tilfellet, karakteriserer denne mengde variasjonen av innføringstapet for nettverket som en funksjon av frekvensen til signalet (gain-passbåndkurve). Denne mengden skal generelt betraktes som en uønsket kanteffekt, dens eksistens skyldes et nødvendig kompromiss mellom amplituden til bølgene og andre parametere i enheten.
Tilstedeværelsen av gjenværende krusninger betyr vanligvis bortkastet energi og har mange uønskede effekter på en likestrømskrets: den varmer opp komponenter, forårsaker elektrisk støy og forvrengning. Det kan føre til at digitale kretser ikke fungerer. Denne restkrusningen kan reduseres av et elektronisk filter og elimineres av en spenningsregulator .
En ikke-ideell direkte spenning kan brytes ned i en konstant direkte komponent og en vekselspenning: restspenningen. Restspenningsrippen er ofte liten i forhold til DC-komponenten. Dette forhindrer ikke at AC-komponenten i absolutt verdi når flere tusen volt i amplitude (som i tilfelle HVDC- overføringssystemer ). Ripple i seg selv er en sammensatt (ikke nødvendigvis sinusformet) bølgeform som vanligvis består av overtoner av en grunnleggende frekvens som ofte tilsvarer den opprinnelige vekselstrømslinjefrekvensen. Når du bytter strømforsyning , kan denne grunnleggende frekvensen være fra flere titalls kilohertz til noen få megahertz. Kjennetegnene til denne gjenværende krusningen avhenger nøye av hvilken type likeretterenhet som brukes (halvbølge / full enfasetrekning, halvbølge / full trefasetilpasning, etc.). Denne utbedringen kan kontrolleres (basert på silisiumstyrte likerettere) eller ukontrollert (basert på dioder). Det er også aktive likerettere basert på transistorer som i seg selv også genererer sine egne karakteristiske restkrusninger.
Ulike egenskaper ved spenningsrester kan overvåkes avhengig av applikasjonen: ringligningen for Fourier-analyse for å bestemme de overordnede harmonene; spenningens topp- eller topp-til-topp-verdi; det rot-middel-kvadrat-verdi av den spenning (eller “RMS-spenning”) som er direkte relatert til den kraft som overføres av disse bølgene; ringfaktoren γ ; forholdet mellom rms-verdien og likspenningsutgangen; konverteringsforholdet (også kalt effektivitet) η; forholdet mellom DC-utgangseffekten og AC-inngangseffekten; formfaktoren; forholdet mellom utgangsspenningens rms-verdi og gjennomsnittsverdien til utgangsspenningen. Lignende forhold kan også beregnes for utgangsstrømkrusninger.
Et elektronisk filter med høy impedans rundt ringfrekvensen kan brukes til å redusere restspenningsringelen mens den øker eller reduserer verdien av DC-komponenten i prosessen; et slikt filter kalles ofte et utjevningsfilter eller et utbedringsfilter .
Å redusere gjenværende krusninger er bare en av mange hensyn som må tas i betraktning når man designer strømfiltre. Filtrering av spenningsrippel er analog med filtrering av andre typer signaler. Imidlertid, når du konverterer vekselstrøm / likestrøm samt produserer likestrøm, kan høye spenninger og strømmer, eller begge deler, sendes ut som krusning. Derfor bør store, diskrete komponenter som elektrolytiske kondensatorer, ferromagnetiske kjernedrosselspoler og trådviklede motstander, som eksplisitt tåler store restkrusninger, generelt benyttes for å redusere slike gjenværende krusninger til tillatte nivåer. Nedstrøms del av enheten: den integrerte spenningsregulatoren eller nyttelast. Hvilken type filtrering som kreves, avhenger av størrelsen på de forskjellige overtonene i krusningen og belastningens krav. For eksempel, den talespole av en audio- forforsterker kan kreve at restpulsasjon for å bli redusert til et par hundre nanovolts (10 -9 V). På den annen side krever en batterilader , som utgjør en helt resistiv krets, ingen ringfiltrering. Siden ønsket utgang er likestrøm (i det vesentlige 0 Hz), blir filtrering av gjenværende krusninger vanligvis gjort ved hjelp av enkle lavpassfilter som består av shuntkondensatorer og induktorer i serie. Seriemotstander kan erstatte induktorer for å redusere utgangsspenningen, og parallelle motstander kan brukes til spenningsregulering.
De fleste strømforsyninger er nå designet som koblet elektronikk. Filtreringskravene for slike strømforsyninger er mye lettere å oppfylle på grunn av den høye frekvensen av gjenværende bølgeform. Frekvensen av krusningene i bytte strømforsyning ikke er knyttet til frekvensen av linjen, men tilsvarer multipler av frekvensen til svitsjekretsen , som vanligvis er i området fra 50 kHz til 1 MHz.
En vanlig løsning for å kvitte seg med spenningsryper er å bruke en reservoarkondensator for å redusere ringene til et håndterbart nivå, og deretter føre den glatte strømmen gjennom en integrert krets for spenningsregulator. Reguleringskretsen, i tillegg til å gi en stabil utgangsspenning, vil forresten filtrere ut nesten hele krusningen så lenge minimumsnivået på krusebølgeformen ikke er lavere enn den regulerte spenningen. Strømforsyninger med koblet modus inkluderer vanligvis en spenningsregulator i kretsen.
Spenningsregulering er basert på et prinsipp som er forskjellig fra filteret: det er basert på topp reversspenningen til en diode eller en serie dioder som definerer en maksimal utgangsspenning; den kan også bruke en eller flere spenningsforsterkningsenheter som transistorer for å øke spenningen under spenningsfall. På grunn av de ikke-lineære egenskapene til disse enhetene, er utgangen fra en regulator rippelfri. En enkel spenningsregulator kan bestå av en seriemotstand for spenningsfallet etterfulgt av en shunt-zener-diode hvis maksimale revers-zener-spenning definerer den maksimale utgangsspenningen; hvis spenningen øker, forsvinner dioden strømmen for å opprettholde regulering ved ønsket spenning.
I de fleste elektroniske applikasjoner er gjenværende krusninger uønsket av forskjellige årsaker:
Restkrusning (eller "krusning") i sammenheng med frekvensdomenet refererer til periodisk variasjon av innsettingstap som en funksjon av frekvens (kurve for forsterkningsbåndbredde). Ikke alle filtre har disse krusninger, noen har innføringstap med monotone avskjæringskanter , slik tilfellet er med Butterworth-filteret . De vanligste filtrene som viser denne typen restkrusning er Chebyshev-filteret, det omvendte Chebyshev- filteret og det elliptiske filteret . Andre eksempler på overføringsnett som viser krusninger er impedansmatchende nettverk designet med Chebyshev polynomer . De resterende krusningene i disse nettverkene, i motsetning til andre filtre, vil aldri kunne nå 0 dB hvis filteret er kalibrert for overføring over passbåndet som helhet.
Amplituden til gjenværende krusninger blir kompromittert med andre parametere i utformingen av filteret. For eksempel kan hastigheten av "avrulling" mellom passbåndet til avskjæringsbåndet økes på bekostning av å øke ringvirkningen og uten å øke filterrekkefølgen (dvs. antall komponenter som skal brukes forblir den samme). På den annen side kan disse restkrusningene reduseres ved å øke rekkefølgen på filteret mens den samme "avrullningshastigheten" opprettholdes.