Uso de inductor para filtrado.

Hay dos formas de usar las matemáticas y el modelado con circuitos, análisis y síntesis.

En el mundo ideal, usaríamos la síntesis. Dada una especificación, de qué frecuencias desea atenuar por cuánto al pasar por el filtro, encontraríamos una fórmula para qué componentes de valor usar en el filtro.

Sin embargo, la mayoría de nosotros no somos tan inteligentes, por lo que usamos el análisis o incluso un simulador de circuitos. Dados esos valores de componentes, ¿qué hace el circuito? Luego comparamos lo que hace el circuito con lo que creemos que queremos que haga el circuito, hacemos cambios, enjuagamos y repetimos.

Se llegó a 4,7 uH mediante uno de estos dos métodos, como si se hubiera logrado un nivel de atenuación adecuado (para el diseñador o el cliente) para señales de alta frecuencia no deseadas.

por qué usan específicamente 4.7uH, cualquier cálculo matemático está ahí

El filtrado principal se realiza en el voltaje a través del motor con respecto a la fuente de alimentación de 48 voltios (la entrada). Olvídese de que sea un filtro pi por ahora e ignore los condensadores en el lado de la fuente de alimentación a la izquierda. La capacitancia total a través del motor es de 445 uF y, con el inductor de 4,7 uH, la frecuencia de resonancia se puede calcular mediante: -

Conecte los números y es igual a 3,48 kHz.

El esquema también nos dice cuál es la corriente de saturación para el inductor. Dice 78 amperios, por lo que este circuito está diseñado para aplicaciones de alta corriente y una estimación de la carga equivalente presentada por el motor a toda velocidad podría ser de unos 2 ohmios. Estoy basando esto en una corriente de carga completa de ~ 26 amperios, es decir, un tercio de la corriente de saturación del inductor indicada. Esto es solo una estimación, por supuesto.

Y aquí es donde veo un problema. Si calculé el factor de calidad de este circuito asumiendo una carga de 2 ohmios, obtengo un valor de casi 20. Esto se basa en: -

Este nivel de Q me preocupa porque significa que si se aplicara una entrada escalonada de 48 voltios a la entrada (lado izquierdo), la respuesta transitoria resultante en el motor y los condensadores podría alcanzar un máximo de 92,3 voltios. Ver esta simulación: -

Enlace de filtro interactivo .

En otras palabras, esto está demasiado cerca de los límites de voltaje en los capacitores para mi gusto. Me gustaría que el voltaje máximo no sea más del 70% de la clasificación de voltaje del capacitor. También me preocupan las clasificaciones de corriente de ondulación de los condensadores.

Estos no se mencionan, pero la corriente de ondulación se puede estimar en función del escenario de carga ligera donde una respuesta de entrada de paso podría producir una onda sinusoidal de caída larga a través de los condensadores de 96 voltios pp. Este es un voltaje RMS de 34 voltios a una frecuencia de 3,48 kHz. A 3,48 kHz, la reactancia capacitiva general es de 0,1 ohmios. Los condensadores, por supuesto, tendrán una ESR de quizás 0,5 ohmios, por lo que, si se utilizan 0,5 ohmios como factor limitante de la corriente, la corriente RMS podría ser de 68 amperios. Esto me preocuparía si los condensadores se eligieran sin respetar la corriente de ondulación potencial.

En cuanto a los condensadores de entrada a través del riel de 48 voltios (que forman el resto del filtro pi), los consideraría como supresores de ruido. Cualquier ruido de conmutación que surja del motor que no esté medio golpeado por los 445 uF se reduciría aún más con los condensadores de entrada.

A primera vista, me preocuparía esto como un diseño (leyendo entre líneas).

Como se menciona en otra respuesta, existe cierta preocupación por el pico en el circuito LC.

El filtro PI tiene energía circulando en un bucle. Los condensadores de la izquierda están en serie con los condensadores de la derecha (mucho más grandes), por lo que las tapas de la izquierda establecen el equivalente C. Con 2 10uF en serie, el equivalente es 5uF.

Con base en algún objetivo de amortiguación, un buen número para la resistencia es

R_amortiguación = sqrt(L/C)

R_dampen = sqrt (4,7 uF / 5 uF) = UN OHMIO.