Калькулятор KB-06
Калькулятор LC-фільтра
Розрахуйте LC-фільтр нижніх частот, наприклад для зниження пульсацій на виході DC-DC перетворювача.
Результат
Коротко: Розрахунок LC-фільтра нижніх частот: частота зрізу, хвильовий опір, добротність, послаблення на частоті перетворення та підбір L або C. Приклад: Частота зрізу: 5,033 кГц.
Приклад розрахунку
| Індуктивність L | 10 мкГн |
|---|---|
| Ємність C | 100 мкФ |
| Опір навантаження | 5 Ом |
| Частота пульсацій | 150 кГц |
| Пульсації на вході | 100 мВ |
| Потрібна частота зрізу | 5 кГц |
| Частота зрізу | 5,033 кГц |
|---|---|
| Хвильовий опір | 316,2 мОм |
| Добротність із навантаженням | 15,81 |
| Послаблення на частоті пульсацій | 887,3 разів (59 дБ) |
| Пульсації на виході | 0,113 мВ |
| Потрібна L за цієї C | 10,13 мкГн |
| Потрібна C за цієї L | 101,3 мкФ |
Як рахується
Z0 = √(L / C)
Q = R / Z0
|H(f)| = 1 / √((1 − (f/f0)²)² + (f / (Q·f0))²)
Це фільтр другого порядку: вище за частоту зрізу послаблення зростає на 40 дБ на декаду, тобто в 100 разів за збільшення частоти в 10 разів.
На що звернути увагу
- Частоту зрізу обирають щонайменше в 10 разів нижчою за частоту пульсацій, тоді придушення буде помітним.
- За добротності більше 1 на частоті зрізу з’являється резонансний підйом: фільтр там не послаблює, а підсилює. Допомагає резистор, що знижує добротність, або конденсатор із помітним ESR.
- Фільтр на виході перетворювача може впливати на його стійкість, якщо зворотний зв’язок знімається після фільтра. Зазвичай його залишають до фільтра.
- Розрахунок ідеальний: на високих частотах втручаються ESR та ESL конденсатора й міжвиткова ємність дроселя, тому короткі «голки» знімає лише кераміка поруч із виходом. Дросель має витримувати струм навантаження без насичення.
Часті запитання
Як розрахувати частоту зрізу LC-фільтра?
f₀ = 1 / (2π · √(L · C)). Для 10 мкГн і 100 мкФ це близько 5 кГц. На 150 кГц ідеальний фільтр послаблює пульсації майже в 900 разів, близько 59 дБ.
Як обрати L і C для зниження пульсацій DC-DC?
Частоту зрізу беруть щонайменше в 10 разів нижчою за частоту перетворення. Дросель має витримувати струм навантаження без насичення, а конденсатор мати низький ESR.
Чому після фільтра залишилися «голки»?
Короткі викиди лежать на мегагерцах, де важливіші індуктивність конденсатора й міжвиткова ємність дроселя. Допомагає кераміка 100 нФ просто на виході й коротке розведення.
