Calculadora KB-06
Calculadora de filtro LC
Calcule um filtro passa-baixas LC, por exemplo, para reduzir a ondulação na saída de um conversor DC-DC.
Resultado
Em resumo: Cálculo de filtro passa-baixas LC: frequência de corte, impedância característica, fator de qualidade, atenuação na frequência de comutação e seleção de L ou C.
Como é calculado
Z0 = √(L / C)
Q = R / Z0
|H(f)| = 1 / √((1 − (f/f0)²)² + (f / (Q·f0))²)
Este é um filtro de segunda ordem: acima da frequência de corte, a atenuação aumenta 40 dB por década, ou seja, 100 vezes quando a frequência aumenta 10 vezes.
No que prestar atenção
- Escolha uma frequência de corte pelo menos 10 vezes menor que a frequência da ondulação; assim, a atenuação será perceptível.
- Com fator de qualidade acima de 1, surge um pico de ressonância na frequência de corte: nesse ponto, o filtro não atenua, mas amplifica. Um resistor que reduza o fator de qualidade ou um capacitor com ESR significativo ajuda.
- O filtro na saída do conversor pode afetar sua estabilidade se a realimentação for captada depois do filtro. Normalmente, ela é captada antes do filtro.
- O cálculo é ideal: em altas frequências, entram em cena o ESR e o ESL do capacitor e a capacitância entre espiras do indutor; por isso, só um capacitor cerâmico perto da saída elimina os picos estreitos. O indutor deve suportar a corrente da carga sem saturar.
Perguntas frequentes
Como calcular a frequência de corte de um filtro LC?
f₀ = 1 / (2π · √(L · C)). Para 10 µH e 100 µF, dá cerca de 5 kHz. A 150 kHz, o filtro ideal atenua a ondulação quase 900 vezes, cerca de 59 dB.
Como escolher L e C para reduzir a ondulação de um conversor DC-DC?
A frequência de corte deve ser pelo menos 10 vezes menor que a frequência de chaveamento. O indutor deve suportar a corrente da carga sem saturar, e o capacitor deve ter baixo ESR.
Por que ainda há “picos” depois do filtro?
Os picos curtos ficam na faixa dos megahertz, onde a indutância do capacitor e a capacitância entre espiras do indutor são mais importantes. Um capacitor cerâmico de 100 nF diretamente na saída e trilhas curtas ajudam.
