Calculadora KB-06
Calculadora de filtro LC
Calcule un filtro paso bajo LC, por ejemplo, para reducir el rizado a la salida de un convertidor DC-DC.
Resultado
En resumen: Cálculo de un filtro LC paso bajo: frecuencia de corte, impedancia característica, factor de calidad, atenuación a la frecuencia de conmutación y selección de L o C.
Cómo se calcula
Z0 = √(L / C)
Q = R / Z0
|H(f)| = 1 / √((1 − (f/f0)²)² + (f / (Q·f0))²)
Es un filtro de segundo orden: por encima de la frecuencia de corte, la atenuación aumenta 40 dB por década, es decir, se multiplica por 100 cuando la frecuencia aumenta 10 veces.
Qué tener en cuenta
- La frecuencia de corte se elige al menos 10 veces por debajo de la frecuencia de rizado; así, la atenuación será apreciable.
- Con un factor de calidad superior a 1, aparece un pico de resonancia en la frecuencia de corte: el filtro no atenúa, sino que amplifica. Puede ayudar una resistencia que reduzca el factor de calidad o un condensador con un ESR apreciable.
- El filtro situado a la salida del convertidor puede afectar a su estabilidad si la realimentación se toma después del filtro. Lo habitual es tomarla antes del filtro.
- El cálculo es ideal: a altas frecuencias intervienen el ESR y el ESL del condensador, así como la capacitancia entre espiras del inductor, por lo que solo un condensador cerámico junto a la salida elimina los picos estrechos. El inductor debe soportar la corriente de carga sin saturarse.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la frecuencia de corte de un filtro LC?
f₀ = 1 / (2π · √(L · C)). Para 10 µH y 100 µF, es de unos 5 kHz. A 150 kHz, el filtro ideal atenúa el rizado casi 900 veces, unos 59 dB.
¿Cómo elegir L y C para reducir el rizado de un convertidor DC-DC?
La frecuencia de corte se elige como mínimo 10 veces menor que la frecuencia de conmutación. El inductor debe soportar la corriente de carga sin saturarse y el condensador debe tener un ESR bajo.
¿Por qué quedan «picos» después del filtro?
Los picos breves están en el rango de los megahercios, donde importan más la inductancia del condensador y la capacitancia entre espiras del inductor. Ayudan un condensador cerámico de 100 nF justo en la salida y unas pistas cortas.
