¿Estrangulador inductivo con condensadores de derivación?

He estado mirando algunos circuitos de entrada de energía y algunos de ellos sugieren un estrangulador inductivo con un condensador de derivación grande seguido de condensadores de derivación más pequeños.

En teoría, esto es lo que interpreto, el efecto objetivo es:

Los condensadores de derivación proporcionan baja impedancia a altas frecuencias, y el inductor evita que entren o salgan picos de corriente.

Esencialmente, al usar un inductor en línea y un capacitor de desacoplamiento, está creando esencialmente un circuito LC en serie. Ahora, una de las propiedades de los circuitos LC es que tienen una frecuencia resonante. Modelé un circuito LC con una carga puramente resistiva adjunta para simular lo que hizo el circuito bajo diferentes tipos de cargas:

Filtro LC con carga

VG1 es una fuente de voltaje para simular ruido y VM1 es un producto del software de simulación para medir voltajes (estoy usando TINA-TI).

Aquí está el diagrama de Bode resultante para este circuito:

diagrama de augurio

Como se esperaba, el ruido de alta frecuencia se reduce de manera muy efectiva (si no me equivoco, fuera de la región de pico debería decaer a 40 dB por década). Sin embargo, existe ese pico ominoso alrededor de 20 kHz donde el ruido se amplifica de manera muy efectiva desde la frecuencia resonante.

¿Esto no suele ser un factor cuando se trata de regular la potencia de una placa? ¿Por qué el filtro RC no se crea utilizando suficientes condensadores de derivación? ¿Es porque el tamaño del capacitor requerido para un filtro RC efectivo es demasiado alto? ¿O me estoy perdiendo algo en mi modelo?

El esquema de filtrado de energía recomendado de ejemplo proviene de Atmel para sus microcontroladores AVR.

Depende de la aplicación en la que se necesite dicho filtro. Si tiene frecuencias de conmutación alrededor del pico de la LC, tendrá efectos negativos. En cuanto a la versión RC, la potencia disipada por R será (de nuevo, depende) mayor que la de L.

Respuestas (2)

Prefiero más un filtro RC que un LC, y la resonancia es una de las razones. Tiene una alta supresión de ruido por encima de la frecuencia de resonancia, pero casi nada por debajo. Si desea una frecuencia de corte baja, el inductor puede volverse demasiado grande.

He visto circuitos en los que se utilizan perlas de ferrita EMI, pero son casi inútiles. Tienen una impedancia cercana a cero en CC, pero su impedancia máxima (a menudo unos pocos cientos de ohmios) a menudo se encuentra por encima de los 50 MHz, por lo que difícilmente se filtrará mucho ruido.

Pero el filtro RC no es ideal: la resistencia tendrá una caída de voltaje y, si elige una resistencia baja, necesitará un capacitor bastante grande para mantener la frecuencia de corte baja. Un filtro RC puede ser aceptable si el microcontrolador no necesita mucha energía (¡no olvide lo que envía a sus E/S!), pero a 5 mA, 100 Ω ya caerán 500 mV, lo cual está bien si el el voltaje de entrada se elige un poco alto especialmente para esto, pero tal vez no pueda pagarlo.

La forma adecuada de hacer esto es elegir un valor adecuado y ESR para C1 en su esquema para amortiguar la resonancia.

Ejemplo:

  • Resistencia de salida de la fuente de alimentación: 10 mOhm
  • Inductancia total 100 µH (incluidos los cables)
  • Capacitancia 10µF

Dado que el factor de amortiguamiento Eta = R/2 sqrt(C/L) y queremos Eta>1, entonces obtenemos fácilmente:

R > 2 sqrt (L/C)

En este caso, R> 6 ohmios, así que coloque una resistencia en serie con su tapa.

Un mejor esquema sería 100 µF y 3 ohmios. Agregue un límite local de 1 µF para cuidar las altas frecuencias. No sonará con el inductor.

Simula el circuito, verás...

Por supuesto, esto empeorará ligeramente el rechazo de HF, pero no obtendrá ningún pico.

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