L c фильтр: Что такое LC-фильтр, как он работает, формулы и схемы

Что такое LC-фильтр, как он работает, формулы и схемы

Из чего состоит LC-фильтр и как он работает, формулы для расчетов, принципиальные схемы LC-фильтров, статья для начинающих радиолюбителей. Во многих электронных устройствах применяются LC-фильтры, как видно по названию, эти фильтры состоят из индуктивности (L) и емкости (С).

Самый простой LC-фильтр

Самый простой LC-фильтр — это колебательный контур, включенный так как показано на рис. 1. Входное переменное напряжение поступает на контур через резистор R1, а выходное снимается с самого контура.

Рис. 1. Схема LC-фильтра.

Вообще это очень похоже на делитель напряжения на двух резисторах, но вместо одного из резисторов здесь контур. В сущности дела оно так и есть.

На резонансной частоте реактивное сопротивление контура сильно возрастает, а значит, коэффициент деления такого делителя уменьшается.

Эта схема (рис.1) действует как узкополосной полосовой фильтр, центральную частоту которого можно рассчитать по известной формуле:

, где частота в Гц, индуктивность в Гн, емкость в Ф.

Сопротивление контура на резонансной частоте:

где р — характеристическое сопротивление, равное реактивному сопротивлению катушки и конденсатора. Величину р можно рассчитать по формуле:

А вот рассчитать добротность Q значительно сложнее. Эта величина зависит от потерь в контуре. Так как конденсатор обычно вносит минимум потерь, то добротность контура чаще всего практически равна добротности индуктивности, входящей в состав этого контура.

Резонансную частоту и добротность можно определить измерениями. Нужно собрать схему по рисунку 2. Это практически такая же схема как на рис.1.

Переменное напряжение, соответствующее по частоте расчетному значению, подают от генератора «Г» на контур через сопротивление R1. Подстраивая генератор находят такую частоту, при которой возникает резонанс, то есть, при которой вольтметр переменного тока Р1 показывает наибольшую величину.

Рис. 2. Схема для измерения резонансной частоты и добротности.

Эта частота и будет реальной резонансной частотой. Она может отличаться от расчетной из-за погрешностей величин емкости и индуктивности. В идеале — равна расчетной.

На частоте резонанса R1 и резонансное сопротивление контура Ro образуют делитель напряжения, поэтому выходное напряжение Uвых = Uвх * Ro / (R1+Ro).

Измерив входное напряжение Uвх и выходное Uвых из этой формулы можно найти резонансное сопротивление контура Ro, ну а потом, зная величину характеристического сопротивления, из формулы

можно из формулы Ro=pQ найти добротность Q. Другой параметр LC-фильтра — это полоса пропускания где — это отклонение частоты входного напряжения от резонанса в ту или другую сторону, при которой выходное напряжение, соответствующее резонансу (Uвых), уменьшается до 0,7Uвых. Зная величину полосы пропуская можно найти добротность по формуле Q = Fo/(2*дельтаF).

Таким образом становится ясно, что полоса пропускания LC-фильтра прежде всего зависит от добротности контура.2.

На контур может оказывать шунтирующее влияние не только выходное сопротивление источника Uвх, но и входное сопротивление каскада, на который с контура поступает выходное напряжение Uвых (R2 на рис. 6). Особенно если входное сопротивление каскада (R2) невелико (сопоставимо или даже меньше Ro).

Рис. 6. Схема фильтра.

В этом случае необходимо сначала вычислить новое значение Ro, уменьшенное параллельным включением сопротивления R2. Расчет производить по известной формуле параллельных сопротивлений:

R = (RoR1) / (Ro+R2).

А потом уже рассчитывать согласование (взяв полученную величину R как Ro в формулах).

Контуры с индуктивной и емкостной связью

Параметры узкополосного фильтра можно существенно улучшить, используя в нем несколько контуров. Связь между этими контурами может быть индуктивной (рис. 7) или емкостной (рис. 8).

Рис. 7. Контуры с индуктивной связью.

При индуктивной связи коэффициент взаимной индукции выбирается в Q раз меньше индуктивности катушек, а емкость конденсатора связи — в Q раз меньше емкостей контурных конденсаторов.

Рис. 8. Контуры с емкостной связью.

Подача сигнала последовательно

Сигнал на контур можно подавать не только параллельно, но и последовательно, как показано на рис. 9. При этом, в отличие от схемы на рис. 6, сопротивление R1 (сопротивление источника сигнала) для получения острой характеристики нужно выбирать как можно меньше, а вот входное сопротивление каскада (R2) должно быть как и на рис. 6, как можно больше.

Рис. 9. Последовательная подача сигнала на контур.

Если в схеме на рис. 9 соблюсти зависимость: R1 = R2 = p, то получается согласованный ФНЧ (фильтр нижних частот), коэффициент передачи которого постоянен на всех частотах от нуля, до резонансной частоты контура, и равен -6dB, но выше частоты резонанса коэффициент передачи начинает резко падать по 12 dB на октаву.

Это соответствует фильтру второго порядка.

Т-образный и П-образный фильтры

Для получения более крутых скатов характеристики можно два таких фильтра, как на рис. 9 («Г»-образных) соединить и получить «Т»-образный фильтр (рис. 10).

Рис. 10. Т-образный фильтр.

Обратите внимание, — конденсатор должен быть двойной емкости по сравнению с рис.9. Либо сделать «П»-образный фильтр (рис. 11), в котором двойное значение должна иметь индуктивность. Это будет уже ФНЧ третьего порядка.

Рис. 11. П-образный фильтр.

Возможно и дальнейшее наращивание, например, на рисунке 12 показан ФНЧ пятого порядка обладающий спадом характеристики на частотах выше резонансной 30 dB на октаву.

Рис. 12. Схема ФНЧ пятого порядка.

Фильтры высших частот ФВЧ отличаются тем, что ослабляют частоты ниже частоты резонанса. ФВЧ можно сделать, если в показанных на рисунках 9-12 индуктивности и емкости поменять местами.

Андреев С. РК-06-17.

Литература: РК-08-2009.

LC-фильтр для FPV | RCDetails Blog

LC-фильтр — это один из базовых фильтров в электронике, в простейшем виде он состоит из одной индуктивности и одного конденсатора. Эта схема очень часто используется в FOV хобби для снижения электрических шумов от регуляторов скорости и моторов.

Оригинал: LC Filter and FPV

Что такое LC-фильтр?

LC-фильтр состоит из катушки индуктивности (L) и конденсатора (C). Всё просто.

Индуктивность создает сопротивление изменению тока, проходящего через неё, а конденсатор сопротивляется изменению напряжения. Описание более серьезного фильтра смотрите тут (англ).

Обычно это фильтр нижних частот (ФНЧ), он пропускает сигналы с небольшими частотами, и создает сопротивление высокочастотным сигналам.

Где купить LC-фильтры?

Вот несколько фильтров подходящих для радиоуправляемых моделей.

Перед покупкой убедитесь, что выбранный фильтр подходит по напряжению и току.

Как LC-фильтр улучшает видеосигнал

В коптерах моторы и регуляторы скорости создают шум по линиям питания, он может влиять на качество видео.

Во время полета скорость вращения моторов постоянно меняется. При изменении скорости вращения меняется потребляемый ток и появляются скачки напряжения, что по сути и есть шум.

Чаще всего шум выражается в полосах на изображении.

LC-фильтр может подавить шум в линии питания вашего FPV оборудования (видеопередатчик, камера). Иногда такой фильтр нужен, иногда нет. Некоторые стабилизаторы (DC-DC преобразователи) уже имеют встроенные фильтры, но отдельный LC-фильтр может улучшить ситуацию.

LC-фильтры и конденсаторы с низким ESR

Меня часто спрашивают о том, что лучше использовать: LC-фильтр или Low ESR конденсатор? Должен заметить, что они нужны для разных целей.

LC-фильтр в основном используется для того, чтобы устранить шум в FPV оборудовании, он не устраняет шум, который есть в основной сети (до стабилизатора). С другой стороны, Low ESR конденсатор должен снизить шум доходящий до всех потребителей.

Дополнительная информация: что такое конденсаторы с низким ESR и как их использовать в миникоптерах (англ.)

У LC-фильтров есть максимально допустимый ток, который определяется параметрами катушки индуктивности (дросселя), следовательно, они используются в схемах с небольшим током. В полетных контроллерах очень часто можно увидеть LC-фильтры в цепях питания 5 и 12 вольт, также они бывают и на PDB (тоже для питания FPV оборудования). Обычно LC фильтры более эффективны, чем отдельный конденсатор.

При использовании только LowESR конденсатора нужно проверить только допустимое напряжение.

Делаем свой LC-фильтр

Значение емкости и индуктивности меняет частоту среза. Если вы знаете частоту шума, то сможете подавить его более эффективно. Однако, даже при использовании произвольной индуктивности и конденсатора, вы все равно получите какую-нибудь фильтрацию 🙂

Хорошо, если вы знаете какая вам нужна емкость конденсатора и индуктивность катушки! Если нет, то не парьтесь, не ракету же строим, всё будет нормально.

Вот схема соединения конденсатора и дросселя.

При выборе конденсатора, убедитесь, что он подходит по напряжению, т.е. если вы подключаете LC-фильтр напрямую к LiPo аккумулятору, то конденсатор должен быть на напряжение не ниже (а лучше на 5-10 вольт выше, прим. перев), чем напряжение аккума. Что касается ёмкости, то, чем больше, тем лучше, думаю подойдёт 100 — 2000 мкФ.

Дроссель можно купить или сделать самому, для этого нужно ферритовое кольцо (англ.) и немного провода. Важно правильно выбрать диаметр и длину провода. В идеале нужно сделать как минимум полдюжины витков. А диаметр проводов выбирается исходя из максимальной силы тока.

Если вы сами наматываете катушку, то наматывайте только плюсовой провод. При намотке на ферритовое кольцо НЕ ЗАКАНЧИВАЙТЕ намотку на той же стороне где начали, выход должен быть с другой стороны.

Конденсатор подойдет любой электролитический. Их легко можно найти в старой аппаратуре или в компах. Или купите какой-нибудь на eBay, они очень дешевые. Лучше всего использовать конденсатор lowESR.

Проверьте, что подключили конденсатор со стороны выхода, там, где подключается нагрузка в виде камеры или видеопередатчика.

Заключение

LC-фильтры великолепны, их просто сделать и легко купить (они очень дешевые). Если у вас есть помехи в виде линий на видеосигнале с коптера, фильтр может снизить шум или даже полностью его убрать. Использование только конденсатора не всегда может решить проблему, так что лучше ставить LC-фильтр.

История изменений

• Февраль 2014 — первая версия статьи
• Июнь 2018 — обновление статьи, добавлены разные LC-фильтры

Расчёт LC — фильтров. Онлайн калькулятор ПФ, ФВЧ, ФНЧ.

Калькуляторы ФНЧ, ФВЧ, резонансных, полосовых LC — фильтров, а также фильтров для акустических систем

LC — фильтры я оставил на десерт, подобно бутылке благородного вина, покрытой слоем вековой пыли. Это антиквариат, причём наиболее древним из семейства фильтров, построенных при помощи индуктивностей и ёмкостей, является

параллельный LC колебательный контур, изображённый на Рис.1.
Частотная зависимость коэффициента передачи такого LC контура соответствует характеристике резонансного полосового фильтра. Именно с этого самого простого LC-фильтра мы и начнём расчёт.

Как уже было сказано — LC контур, включённый по схеме, приведённой на Рис.1, представляет собой узкополосный полосовой резонансный фильтр, настроенный на частоту:
fо= 1/(2π√LС).
На резонансной частоте сопротивление контура равно:
Rо = pQ, где р — это характеристическое сопротивление колебательного контура, численно равное: р = √L/C, а
Q = fо/Δf — это параметр добротности LC контура, определяющий полосу пропускания фильтра по уровню 3 дБ.
Рис.1

А рассчитать добротность контура можно по формуле Q = p/R_пот = (√L/C)/R_пот,
где R_пот — это сумма сопротивлений потерь:
а) в катушке индуктивности (в первом приближении = активному сопротивлению катушки) и
б) в конденсаторе (сопротивление потерь в диэлектрике).

На низких частотах конденсаторы практически не вносят потерь, поэтому добротность контура равна добротности катушки индуктивности, величина которой напрямую зависит от активного сопротивления катушки. Чем ниже частота, тем больше витков и тоньше провод, тем проще его измерить активное сопротивление тестером.
На радиочастотах значение активного сопротивления катушки может составлять доли ома. Поэтому для расчёта добротности надо: либо найти сопротивление катушки в Омах по формуле R= 4ρ*L/(πd²), где ρ — удельное сопротивление меди, равное 0,017 Ом•мм²/м, L — длина в метрах, d — диаметр провода в мм. Либо (и лучше) — вооружиться генератором сигналов, каким-либо измерителем уровня выходного сигнала с высоким внутренним сопротивлением, и определить добротность контура экспериментально.
Это решение является более правильным в связи с тем, что на высоких частотах на сопротивление потерь начинают влиять и другие факторы, в частности потери в конденсаторе, особенно если он окажется варикапом.

Нарисуем табличку с расчётом фильтра для низкочастотных приложений.

ТАБЛИЦА ДЛЯ LC- РЕЗОНАНСНОГО (ПОЛОСОВОГО) ФИЛЬТРА ДЛЯ НЧ.

Если параметр активного сопротивления катушки R опущен, его значение принимается равным 100 Омам.
Необходимо отметить, что все полученные в таблице данные верны и для последовательного колебательного контура. При этом, если мы хотим использовать свойства контура полностью, т. е. получить острую резонансную кривую, соответствующую конструктивной добротности, то параллельный контур надо нагружать слабо, выбирая R1 и Rн намного больше Rо (на практике десятки-сотни кОм), для последовательного же контура, сопротивление генератора R1 наоборот должно быть на порядки меньше характеристического сопротивления ρ.

Теперь, нарисуем таблицу для расчёта высокочастотных резонансных контуров.
Тут на добротность влияет не только активное сопротивление катушек, но и другие факторы, такие как — потери в ферритах, наличие экрана, эффект близости витков и т. д. Поэтому вводить этот параметр в качестве входного я не стану — будем считать, что добротность катушки вы измерили, или подсмотрели в документации на готовые катушки. Естественным образом значение добротности катушки должно измеряться на резонансной частоте контура, ввиду прямой зависимости этой величины от рабочей частоты (Q=2πfL/R).
К тому же я добавлю сюда параметр добротности конденсатора, особенно актуальный в случае применения варикапов.
По умолчанию (для желающих оставить эти параметры без внимания), добротность катушки примем равной 100, конденсатора — 1000, а для испытывающих стремление измерить эти параметры в радиолюбительских условиях, рекомендую посетить страницу   ссылка на страницу .

ТАБЛИЦА ДЛЯ LC- РЕЗОНАНСНОГО (ПОЛОСОВОГО) ФИЛЬТРА ДЛЯ ВЧ.

Теперь плавно переходим к LC фильтрам верхних и нижних частот (ФВЧ и ФНЧ).

Рис.2

В полосе пропускания коэффициент передачи по напряжению данных фильтров близок к единице при условии R1 Однако оптимальные параметры, с точки зрения равномерности АЧХ и передачи максимальной мощности в нагрузку, обеспечиваются при R1 = Rн = ρ. В этом случае фильтр является согласованным, правда коэффициент передачи в полосе пропускания становится равным К=0.5.

Номиналы элементов и параметры ФВЧ и ФНЧ вычислим для согласованных LC фильтров. За частоту среза, как водится, примем частоту, на которой ослабление сигнала составляет 3дБ. Крутизна спада АЧХ в полосе подавления таких фильтров составляет 12 дБ/октаву.
Ну да ладно, ближе к делу.

ТАБЛИЦА LC- ФИЛЬТРОВ ВЕРХНИХ и НИЖНИХ ЧАСТОТ.

А если надо рассчитать L и C при известных значениях Fср и ρ?

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ LC- ФИЛЬТРОВ ВЕРХНИХ и НИЖНИХ ЧАСТОТ.

В последнее время мне на почту приходит всё большее количество вопросов по поводу LC-фильтров для акустических систем. Т. е. фильтров, для которых входным источником является усилитель с практически нулевым внутренним сопротивлением, а нагрузкой — динамическая головка, обладающая неким (условно примем) активным импедансом.
Естественно, что расчёт элементов, выполненный с помощью приведённых выше калькуляторов для согласованных цепей, ожидаемых результатов не даст ни с точки зрения частоты среза фильтра, ни с точки зрения — равномерности его АЧХ. Поэтому вдогонку размещу-ка я и калькулятор для расчёта НЧ-ВЧ фильтров для акустики, либо каких иных приложений, где величина сопротивления источника имеет величину значительно меньшую, чем Rн.
Плюсом этих фильтров является близкий к единице коэффициент передачи сигнала, минусом — меньшая (чем у согласованных) крутизна спада АЧХ в полосе подавления, которая составляет 10 против 12 дБ/октаву.

РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ LC- ФИЛЬТРОВ ВЕРХНИХ и НИЖНИХ ЧАСТОТ для АКУСТИКИ и прочего.

Фильтры, посчитанные на последнем калькуляторе, являются фильтрами Баттерворта 2-го порядка. А желающим рассчитать акустические ФВЧ, ФНЧ и ПФ различных типов и порядков предлагаю посетить страницу: ссылка на страницу.

Приведённые выше ФВЧ и ФНЧ называются Г-образными.
Для получения более крутых скатов АЧХ используют два или более согласованных Г-образных звеньев, соединяя их последовательно, чтобы образовать Т-образное звено (на Рис.3 сверху), или П-образное звено (на Рис.3 снизу). При этом получаются ФНЧ третьего порядка. Обычно, ввиду меньшего количества катушек, предпочитают П-образные звенья.

Рис.3

ФВЧ конструируют подобным же образом, лишь катушки заменяются конденсаторами, а конденсаторы — катушками.

Широкополосные полосовые LC — фильтры получают каскадным соединением ФНЧ и ФВЧ.

Что касается многозвенных LC-фильтров высоких порядков, то более грамотным решением (по сравнению с последовательным соединением фильтров низших порядков) будет построение подобных устройств с использованием полиномов товарищей Чебышева или Баттерворта.

Именно такие фильтры 3-го, 5-го и 7-го порядков мы и рассмотрим на следующей странице.

 

1.3. Описание lc-фильтров

Фильтры более высокого качества реализуются на основе катушек индуктивности и конденсаторов. В LC-фильтр могут входить также и резисторы. Связь входной и выходной цепей большинства LC-фильтров соответственно с источником сигнала и с нагрузкой производится таким образом, чтобы значения их реактивных или полных сопротивлений были равны.

На рис. 4 приведена схема и амплитудно-частотная характеристика типового Г — образного LC-фильтра нижних частот.

Рис. 4. Схема и АЧХ Г — образного низкочастотного фильтра.

Расчет такого фильтра производится по следующим формулам:

Все LC-фильтры обладают тем преимуществом, что на переменном токе конденсаторы и катушки индуктивности работают взаимообратно, т.е. при увеличении частоты сигнала индуктивное сопротивление возрастает, а емкостное падает. Таким образом, в LC-фильтре нижних частот реактивное сопротивление параллельного элемента при увеличении частоты сигнала уменьшается и этот элемент шунтирует высокочастотные сигналы. На низких частотах реактивное сопротивление параллельного элемента достаточно высокое. Последовательный элемент обеспечивает прохождение низкочастотных сигналов, а для сигналов высоких частот его реактивное сопротивление велико.

Простой Г — образный фильтр не обеспечивает достаточную крутизну амплитудно-частотной характеристики. Для увеличения крутизны в основную Г-образную структуру вводят дополнительную катушку индуктивности, как показано на рис. 5. Такой фильтр называется Т-образным.

Рис. 5. Т — образный НЧ LC-фильтр.

В Т — образном фильтре значение конденсатора С такое же, как и в исходной Г-образной структуре, и все ее расчетные формулы сохраняются. Суммарная индуктивность катушек L₁ и L₂ должна быть эквивалентна индуктивности единственной катушки исходной Г-образной структуры. Обычно требуемая общая индуктивность распределяется между двумя этими катушками поровну таким образом, чтобы каждая из катушек в Т — образном фильтре нижних частот имела индуктивность в два раза меньше, чем катушка в Г — образном фильтре.

Крутизну амплитудно-частотной характеристики можно увеличить также путем введения в цепь дополнительного конденсатора. Такой фильтр называется П-образным (рис. 6.).

Рис. 6. П-образный низкочастотный LC-фильтр.

В П — образном фильтре значение индуктивности L такое же, как и в исходной Г-образной структуре, тогда как суммарная емкость конденсаторов С₁ и С₂ должна быть эквивалентна емкости конденсатора исходной Г — образной структуры. Обычно требуемая общая емкость распределяется между двумя этими конденсаторами поровну таким образом, чтобы каждый из конденсаторов в П — образном фильтре имел емкость, равную половине емкости конденсатора в Г — образном фильтре.

На рис. 7 приведена схема и амплитудно-частотная характеристика типового Г — образногоLС-фильтра верхних частот.

Рис. 7. Схема и АЧХ высокочастотного Г-образного LC-фильтра.

Расчет Г — образного LС-фильтра верхних частот производится по следующим формулам:

В этом фильтре при увеличении частоты сопротивление последовательного элемента уменьшается. Он пропускает высокочастотные сигналы, а для сигналов низких частот его реактивное сопротивление велико. Параллельный элемент оказывает шунтирующее влияние на сигналы низких частот, а для высокочастотных сигналов его реактивное сопротивление велико.

Для увеличения крутизны амплитудно-частотной характеристики в Г — образную структуру можно ввести дополнительный конденсатор, как показано на рис. 8.

Рис. 8. Т — образный высокочастотный LC-фильтр.

Такой фильтр имеет Т — образную структуру. В Т — образном фильтре значение индуктивности L не отличается от ее значения в исходной Г — образной структуре и все расчетные формулы остаются такими же. Суммарная емкость конденсаторов С₁ и С₂ должна быть эквивалентна емкости одиночного конденсатора исходной Г-образной структуры. Обычно эта требуемая общая емкость распределяется поровну между двумя конденсаторами так, что Т — образном фильтре верхних частот каждый конденсатор имеет емкость, равную удвоенному значению емкости в Г — образной структуре.

Крутизну амплитудно-частотной характеристики фильтра можно также повысить путем введения в схему дополнительной катушки индуктивности, как показано на рис. 9, образуя П — образный фильтр.

Рис. 9. П-образный высокочастотный LC-фильтр.

В П — образном LC-фильтре значение емкости конденсатора не изменяется, а суммарная индуктивность катушек L₁ и L₂ должна быть эквивалентна индуктивности одиночной катушки исходной Г-образной структуры. Обычно требуемая общая индуктивность распределяется поровну между двумя катушками так, что каждая из них имеет индуктивность, равную удвоенному значению индуктивности Г — образной структуры.

Работа полосно-заграждающего (режекторного) фильтра основана на различии зависимостей полных сопротивлений параллельной и последовательной резонансных цепей от частоты. Полное сопротивление параллельной LC-цепи на резонансной частоте максимально, тогда как у последовательной цепи оно минимально. Эти две LC-цепи, соединенные определенным образом (рис. 10), образуют Г — образный режекторный фильтр.

Рис. 10. Г — образный режекторный LC-фильтр.

На центральной частоте требуемого диапазона полное сопротивление последовательной LC-цепи (она включена параллельно нагрузке) минимально, и она оказывает шунтирующее воздействие и ослабляет сигналы. Полное сопротивление параллельной LC-цепи (которая включена последовательно с нагрузкой) на центральной частоте требуемого диапазона максимально, и она препятствует прохождению сигналов.

Т-образные и П-образные полосно-пропускающие фильтры (рис. 11) обладают более высокой крутизной амплитудно-частотной характеристики.

Расчет полосно-пропускающих LC-фильтров производится по следующим формулам:

Рис.11. Полосовые П- и Т-образные LC – фильтры.

Применение помехоподавляющих входных фильтров — Электромагнитная совместимость в электронике

Введение

Как и прежде, входные фильтры являются необходимым средством для успешной сертификации конечных изделий на соблюдение требований к электромагнитной совместимости (ЭМС). Эта сертификация, в первую очередь, касается устройств на базе импульсных источников питания, причем независимо от мощности компонента, используемого для преобразования напряжения переменного тока. Импульсные преобразователи генерируют промышленные и электромагнитные помехи при наводке напряжения переменного тока на линии подключения и излучение независимо от индивидуальной топологии и области применения. Некоторые изготовители компонентов, предназначенных для импульсного преобразования напряжения, оптимизируют силовые модули, чтобы уменьшить помехи в линиях подключения и излучаемые помехи.

Поскольку остаточные пульсации по выходным цепям этих модулей обычно имеют крайне малые значения, в большинстве приложений выходной фильтр может быть рассредоточен. Однако поскольку входной ток понижающего преобразователя тоже является импульсным, в конечном приложении могут возникать кондуктивные и радио­частотные помехи.

Для уменьшения пульсаций входного тока сильноточных приложений используются многофазные преобразователи, в которых фазы рабочей частоты сдвинуты на 360°/N (N — число фаз). Такая мера помогает уменьшить пульсации, но не избавляет от коммутационных помех, которые проникают в провода питающей сети. Разработчик оборудования с использованием импульсных преобразователей должен принять взвешенное решение, куда установить входной фильтр — непосредственно перед силовым модулем или вблизи точек ввода напряжения.

В первую очередь, мы обсудим, как возникают шумы и помехи в дифференциальном режиме — в системе с симметричным прямым и обратным током между источником и нагрузкой в линиях подключения импульсного преобразователя (рис. 1).

Рис. 1. Симметричная система

Частота пульсаций напряжения во входной цепи совпадает с рабочей частотой преобразователя, а форма входного тока — с током через накопительную индуктивность (дроссель) силового модуля. Входной ток протекает через конденсатор C_IN. Реальные конденсаторы, как известно, обладают резистивным (ESR) и индуктивным компонентами (ESL) (рис. 2). Из-за ESR входного конденсатора и конечного импеданса линий подключения силового модуля наличие компонента переменного тока приводит к возникновению на них нежелательного падения напряжения.

Рис. 2. Эквивалентная полная схема для определения напряжения помех

В этой модели напряжение шума проявляется как дифференциальный сигнал. Амплитуда напряжения помех, возникающая на входном конденсаторе, существенно зависит от значения ESR используемого конденсатора. Электролитические конденсаторы имеют относительно высокий уровень ESR, величина которого может варьироваться от нескольких мОм до нескольких Ом. Как следствие, напряжение помех находится в диапазоне между несколькими мВт и несколькими Вт. С другой стороны, у керамических конденсаторов ESR очень мал — всего несколько мОм и, следовательно, шумовое напряжение не превышает нескольких мВт. Кроме того, большое влияние на напряжение помех оказывает расчет печатной платы силового модуля.

Для уменьшения дифференциального шума на входе преобразователя устанавливается, по крайней мере, один простейший LC-фильтр, который минимизирует составляющую переменного тока в линии. В высоко­импедансных системах, т. е. в случае, когда входной импеданс каскада не влияет на выходной импеданс предыдущего каскада, такой входной фильтр теоретически обеспечивает ослабление напряжения в полосе затухания 40 дБ/декаду. Но на практике достигаются меньшие уровни подавления. Так происходит, во‑первых, потому, что нагрузка фильтра имеет малый импеданс и влияет на передаточную характеристику фильтра. Во‑вторых, компоненты такого фильтра неидеальны и имеют собственные неизбежные потери.

При определении параметров LC-фильтра частота среза f_C выбирается так, чтобы она была ниже коммутационной частоты f_SW силового модуля. Если отношение этих частот составляет 1/10, теоретически на частоте переключения, амплитуда которой является основной в общем спектре помех, уровень вносимых потерь достигает 40 дБ. Таким образом, будем исходить из следующего условия:

Частота среза LC-фильтра определяется так:

В качестве примера для расчета фильтра примем индуктивность равной 10 мкГн. В этом случае:

При принятии решения о размещении элементов фильтра, который показан на рис. 3, конденсатор фильтра устанавливается со стороны источника напряжения или силового модуля. При этом, если используется несколько включенных параллельно конденсаторов, конденсатор с лучшими частотными свойствами следует установить ближе к источнику помех. Решающим фактором для ослабления тока импульсного источника напряжения является индуктивность катушки индуктивности фильтра.

Рис. 3. Размещение элементов фильтра

Если добротность фильтра слишком велика, в случае резкого изменения входного напряжения могут появиться паразитные колебания, подлежащие подавлению. Примем, что для обеспечения стабильности выходной импеданс входного фильтра Z_{OUT, FILTER} в широком частотном спектре должен быть ниже полного входного сопротивления силового модуля Z_{IN, CONVERTER}:

Кроме того, частота среза f_C входного фильтра должна быть намного ниже частоты f_CO среза силового модуля:

Из рис. 4 видно, что это достигается путем установки шунтирующего звена — керамического многослойного конденсатора, параллельного входу силового модуля.

Рис. 4. Увеличение затухания входного фильтра

Шунтирующий элемент уменьшает добротность входного фильтра и, следовательно, его выходное сопротивление на резонансной частоте. Формула (6) применяется для расчета сопротивления затуханию R_D при добротности фильтра Q_F = 1:

Величина емкости шунтирующего конденсатора C_D, снижающего добротность фильтра до вполне приемлемого значения, находится в диапазоне между пяти- и десятикратными значениями номинальной емкости конденсатора фильтра C_F:

В качестве альтернативного варианта ослабления фильтра можно выбрать электролитический конденсатор, установив его параллельно выходу фильтра вместо шунтирующего звена. Как правило, величины ESR электролитного конденсатора достаточно для ослабления добротности фильтра.

 

Выбор компонентов LC-фильтра

Оба элемента фильтра — и конденсатор, и катушка индуктивности в действительности обладают не только емкостными, но и индуктивными свойствами. Как известно, фильтрующий эффект катушек индуктивности в наибольшей мере проявляется на их собственной резонансной частоте SRF (Self-Resonant Frequency). Значение SRF катушек в большой мере зависит от их индуктивности и конструкции, которая определяет емкостную связь между витками обмотки. Довольно подробно особенности выбора дросселей описаны в [2–3].

Конденсаторы тоже имеют собственную резонансную частоту SRF. Она, в свою очередь, в значительной мере зависит от емкости, технологии, конструктивного исполнения и, особенно, от длины выводов конденсатора. Следовательно, при выборе компонентов фильтра желательно удостовериться, что SRF обоих компонентов находится в самой верхней части частотного диапазона, в котором напряжение радиочастотных помех имеет максимальный уровень, или, соответственно, в той полосе частот спектра, в которой фильтр должен быть активным. Некоторые особенности работы конденсаторов в импульсных цепях и выбора этих компонентов рассматриваются, например, в [4].

Определяющим компонентом для уменьшения дифференциального шума является катушка индуктивности, поскольку именно она противодействует быстрому нарастанию и падению тока во входной цепи. На рис. 5 показаны графики зависимости полного сопротивления от частоты для трех индуктивностей, выполненных на стержневых сердечниках, из семейства WE-SD компании Würth Elektronik.

Рис. 5. Пример зависимости импеданса от частоты и конструктивного исполнения трех катушек индуктивности серии WE-SD компании Würth Elektronik

Поскольку чем выше индуктивность, тем меньше SRF, рекомендуется выбирать катушку, численное значение индуктивности которой меньше емкости конденсатора фильтра. На практике максимальное значение индуктивности фильтра выбирается равным 10 мкГн, т. к. в зависимости от конструкции собственная резонансная частота этой индуктивности достигает 30 МГц. По существующим стандартам это максимальная частота для оценки кондуктивных помех.

Кроме того, необходимо учитывать, что большой рабочий ток, значительно превышающий номинальный ток катушки индуктивности фильтра, может привести к повреждению изоляции провода ее обмотки. Если КПД импульсного преобразователя обозначить как η, эффективный входной ток силового модуля можно вычислить с помощью уравнения (8):

Из соображений безопасности в качестве номинального тока катушки фильтра следует выбрать большее значение тока. В качестве конденсатора фильтра можно задействовать электролитический конденсатор с жидким электролитом, полимерный или даже керамический конденсатор. При этом необходимо, чтобы добротность фильтра на частоте среза была достаточно малой, как уже упоминалось.

При использовании π-фильтра следует принимать дополнительные меры. В оптимальном случае входной фильтр требуется устанавливать как можно ближе к входу силового модуля. Если этот фильтр расположен дальше, исходя из геометрических и других соображений, на высоких частотах линии подключения могут работать как антенна между входным фильтром и силовым модулем. Однако индуктивность этих линий связи можно также использовать вместе с керамическим конденсатором как дополнительный LC-фильтр с более высокой частотой среза (рис. 6). Из-за его ничтожно малого ESR керамический многослойный конденсатор может закорачивать токи, возникающие от высокочастотных помех, на землю.

Рис. 6. Входной π-фильтр

Собственная резонансная частота конденсатора должна находиться примерно в области спектра рабочей частоты силового модуля. На рис. 7 показаны кривые полного сопротивления керамических конденсаторов WCAP-CSGP типоразмера 0805 от компании Würth Elektronik.

Рис. 7. Пример зависимости импеданса от частоты конденсаторов WCAP-CSGP типоразмера 0805 от компании Würth Elektronik

Из компонентов, характеристики которых показаны на рис. 7, на тактовой частоте 2 МГц для рассматриваемой задачи подходит, например, конденсатор емкостью 1 мкФ (кривая красного цвета). Даже керамический конденсатор емкостью 100 нФ (кривая оранжевого цвета), который используется в качестве блокирующего конденсатора во многих электронных схемах, является вполне подходящим кандидатом для указанных целей. Однако заметим, что по сравнению с конденсатором емкостью 1 мкФ, у 100‑нФ конденсатора величина ESR в девять раз выше.

 

Выбор выходного фильтра и его особенности

Поскольку силовые модули MagI³C от компании Würth Elektronik характеризуются ничтожно малыми остаточными пульсациями выходного напряжения, необходимость в выходном фильтре в таких случаях отсутствует. Однако если компоненты с питанием от импульсного преобразователя используют коммутируемые интерфейсы (например, мультиплексоры датчиков, аналоговые коммутационные схемы и т. д.), то для фильтрации выходного напряжения требуется выходной фильтр.

Схема выходного фильтра, представленная на рис. 6, сопоставима со схемой на рис. 8. Однако, как правило, невозможно сделать окончательный вывод о необходимости и эффективности такого выходного фильтра, поскольку для каждого конкретного приложения требуется свой расчет. Выходной фильтр позволяет уменьшить остаточные пульсации выходного напряжения силового модуля до минимума или подавить нежелательные субгармонические колебания. Фильтр рассчитывается тем же способом, которым мы воспользовались выше, но принимать меры для ухудшения его добротности уже не требуется.

Рис. 8. Выходной фильтр

 

Измерение напряжения шумов и помех в цепях питания и излучаемых радиопомех

Измерение напряжения шумов и помех выполняется в соответствии с основным стандартом IEC CISPR 16-2-1 [5]. В этом стандарте описываются типы измеряемых помех, оборудование, которое должно использоваться для разных измерений, и измерительная установка для настольных и напольных устройств. Уровень помех в проводах питающей сети оценивается в диапазоне частот 9 кГц…30 МГц. К измерительным приборам помимо приемника электромагнитных помех относятся схемы стабилизации полного сопротивления линии LISN (Line Impedance Stabilizing Network), пробники напряжения, токовые клещи и емкостные пробники напряжения. Длина кабеля между тестируемым устройством и LISN не должна превышать 80 см. Приемник электромагнитных помех оценивает асимметричное шумовое напряжение, которое разделяется в LISN для отдельных проводов кабеля.

Метод измерения излучаемых радиопомех с частотой выше 30 МГц описан в базовом стандарте IEC CISPR16-2-3 [6]. Измерительная среда представляет собой полностью безэховую комнату с токопроводящим полом или в меньших масштабах — полностью безэховую камеру.

 

Анализ результатов измерения шумов и помех

В этом разделе мы опишем измерение напряжения шумов и помех на примере оценочной платы семейств MagI³C модулей питания WPMDh2200601JEV от компании Würth Elektronik (рис. 9). Плата оснащена модулем понижающего DC/DC-пре-образователя стабилизатора напряжения WPMDh2200601JT [1] с диапазоном рабочего входного напряжения 6–42 В и током нагрузки до 2 A при регулируемом выходном напряжении в пределах 0,8–6 В.

Рис. 9. Структурная схема оценочной платы WPMDh2200601JEV для модуля питания MagI3C от компании Würth Elektronik

Уже на предварительном этапе можно измерить с помощью осциллографа составляющую переменного тока на входе силового модуля. Таким образом, выполняя анализ во временной области, спектр помех можно оценить перед расчетом фильтра.

На рис. 10 показана составляющая — переменное напряжение величиной 80 мВ, измеренное при входном напряжении силового модуля 7,5 В, среднем входном токе 1,2 А и среднем токе нагрузки 2 А. Известно, что импульсные преобразователи представляются по отношению к источнику питания как отрицательное дифференциальное сопротивление, поскольку при постоянной нагрузке их входной ток возрастает с уменьшением входного напряжения. По этой причине напряжение шума измеряется для «наихудшего случая», т. е. при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки.

Рис. 10. Сигнал во временной области с широкополосным спектральным наполнением, характерный для понижающего DC/DC-преобразователя WPMDh2200601JT семейства MagI3C от компании Würth Elektronik

Однако определяющим фактором при анализе помех остается измерение, которое выполняется только в лаборатории, специализирующейся на проблемах ЭМС. На рис. 11 показан результат измерения напряжения кондуктивных помех модуля без входного фильтра. Целью измерения было установить соответствие оценочной платы требованиям Class В стандарта EN55022 (CISPR‑22) относительно кондуктивных помех, который дает частичную презумпцию соответствия Европейской директиве 2014/30/ЕС (2004/108/EC) по электромагнитной совместимости.

Рис. 11. Уровень кондуктивных помех понижающего DC/DC-преобразователя WPMDh2200601JT семейства MagI3C от компании Würth Elektronik без входного LC-фильтра. Измерения выполнялись согласно EN55022 (CISPR-22)

Рассматриваемый в качестве примера силовой модуль работает на тактовой частоте 370 кГц. В общем спектре помех максимальная амплитуда (пик красного цвета: 68 дБ (мкВ)) достигается именно на этой частоте. Амплитуда плотности шумового напряжения падает со скоростью около 40 дБ/декаду, что означает отсутствие значительного уровня помех выше 15‑й гармоники от тактовой частоты преобразователя. Однако видно, что только выше 9‑й гармоники уровень помех падает более чем на 10 дБ ниже предела при измерении с помощью среднеквадратичного детектора (синяя линия).

Для расчета подходящего входного LC-фильтра воспользуемся уравнением (3). Учитывая относительно низкую рабочую частоту преобразователя, выбираем катушку индуктивности с малым значением SRF, индуктивностью 4,7 мкГн и рассчитываем емкость конденсатора нашего фильтра:

Выбираем емкость конденсатора фильтра равной 10 мкФ, чтобы учесть допустимые отклонения и технологический запас. Максимальный входной ток рассчитывается с помощью уравнения (8). Для этого вычисления требуется учесть КПД оценочной платы, который определяется путем измерения и в этом случае равен 91%. Входной ток с учетом КПД равен:

На основе выбранной индуктивности фильтра и входного тока можно определить подходящую катушку индуктивности. С этой целью выбираем неэкранированную катушку индуктивности 744 774 50 47 типоразмера 5820 из серии PD2 от Würth Elektronik. На рис. 12 показан результат измерения уровня радиопомех с учетом согласованного фильтра.

Рис. 12. Уровень кондуктивных помех понижающего DC/DC-преобразователя WPMDh2200601JT семейства MagI3C от Würth Elektronik с входным фильтром. Измерения согласно EN55022 (CISPR-22) выполнялись с помощью оценочной платы с входным LC-фильтром (4,7 мкГн + 10 мкФ)

Величина радиопомех, измеренных на рабочей частоте переключения 370 кГц, составила 30 дБ (мкВ). Уровни всех гармоник находятся ниже 20 дБ (мкВ), так что они достаточно ослаблены. Средний уровень на частоте 370 кГц соответствует пиковому значению и на 18 дБ ниже среднего предела 47 дБ (мкВ). С точки зрения величины отношения сигнал/шум, это вполне удовлетворительные результаты, чтобы подтвердить соответствие изделия требованиям к ЭМС.

Цель измерения напряжения шума состоит в том, чтобы показать применимость анализа потенциала помех во временной области. Однако анализ в частотной области по-прежнему остается необходимым.

Наконец, требуется определить шунтирующее звено фильтра R_D–C_D (рис. 4). С этой целью для определения R_D используется уравнение (6). Сопротивление R_D, необходимое для уменьшения добротности рассчитанного нами фильтра, определяется следующим образом:

Как уже упоминалось, чем выше значение шунтирующего резистора, тем выше частота, на которой обеспечивается критическое затухание резонанса фильтра. В данном случае можно выбрать следующее более высокое сопротивление номиналом 1 Ом из ряда E12.

Учитывая уравнение (7), для подавления резонанса воспользуемся конденсатором C_D номиналом 47 мкФ. В качестве этого компонента можно выбрать, например, керамический конденсатор eiCap (885 012 108 004) серии WCAP-CSGP от Würth Elektronik.

 

Особенности измерений на соответствие требованиям IEC CISPR 22

Указанные измерения проводились в соответствии со стандартом IEC CISPR16-2-1. Использование LISN позволило развязать асимметричное напряжение и приравнять к асимметричному (синфазному) напряжению, которое затем сравнивалось с предельными значениями, установленными стандартом IEC CISPR 22 для устройств частного и коммерческого применения (Class B). Для компонентов электропитания, к которым относятся все типы импульсных преобразователей, нет прямого стандарта, устанавливающего требования к ЭМС. Таким образом, любое приложение, в котором применяется такой преобразователь, должно быть отнесено к определенной категории устройств, а уже затем протестировано в соответствии со стандартом, действующим применительно к конкретному семейству изделий. В рассматриваемом случае мы воспользовались стандартом IEC CISPR 22 для ИТ-устройств с учетом предельных уровней, которые также приведены в общем стандарте IEC 610006-3. Общие стандарты могут применяться в случаях, если не существует конкретного стандарта для типа рассматриваемого устройства.

 

Выводы

Как и прежде, входные фильтры независимо от уровня переменной составляющей являются необходимым средством для успешной сертификации конечных изделий на соответствие требованиям к электромагнитной совместимости (ЭМС). Для самостоятельного расчета такого входного фильтра можно использовать достаточно простые формулы. Грамотный подход к проектированию фильтра с учетом его импедансов и импульсного преобразователя позволяет избежать возникновения паразитных колебаний, а также обеспечивает стабильность контура управления и самого импульсного преобразователя.

Поскольку целенаправленный выбор компонентов фильтра закладывает основы для его оптимальной конструкции, входной фильтр, созданный с учетом всех требований, гарантирует определенный успех при тестировании конечного оборудования на соответствие ЭМС. Разработчик конечного оборудования может при необходимости создать собственный импульсный преобразователь и с помощью несложной методики расчета, представленной в этой статье, скорректировать фильтр для решения конкретной задачи.

Литература

1.  Ranjith Bramanpalli. Input Filters — The Key to Successful EMC Validation.
2. Алексей Чистяков. Некоторые особенности обмоток дросселей и трансформаторов для преобразователей//Электронные компоненты. 2016. № 1.
3. Александр Герфер, Ранжит Браманпалли, Джокен Байер. Высокоточный расчет силового дросселя для энергоэффективных приложений // Электронные компоненты. 2016. № 10.
4.  Алексей Чистяков. Конденсаторы для источников питания и преобразователей // Электронные компоненты. 2016. № 10.
5. ГОСТ CISPR 16-2-1-2015. Требования к аппаратуре для измерения радиопомех и помехоустойчивости и методы измерения. Часть 2–1. Методы измерения помех и помехоустойчивости. Измерения кондуктивных помех.
6. ГОСТ CISPR 16-2-3-2016. Требования к аппаратуре для измерения радиопомех и помехоустойчивости и методы измерения. Часть 2–3. Методы измерения радиопомех и помехоустойчивости. Измерения излучаемых помех.
7. ГОСТ 30805.22-2013 (CISPR 22:2006). Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование информационных технологий. Радиопомехи индустриальные. Нормы и методы измерений.

фильтр — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Lc-фильтр

Cтраница 4

Вместе с тем LC-фильтры позволяют их использовать в широком диапазоне частот от нескольких десятков килогерц до нескольких десятков мегагерц.  [46]

Однозвенный Г — образный LC-фильтр ( рис. 2 — 39 е) является наиболее распространенным типом фильтра благодаря своей простоте и эффективности.  [47]

Это является преимуществом LC-фильтра. Применяют такие фильтры в устройствах с большим током нагрузки.  [48]

Нагрузочная характеристика у LC-фильтра менее полога, чем у электронного, что является недостатком последнего.  [49]

Эффективность Г — образных LC-фильтров ( именно такие фильтры применяются в АТС) возрастает пропорционально квадрату частоты гармонических составляющих выпрямленного напряжения. Таким образом, суммарная теоретическая эффективность фильтров при трехфазной сети примерно в iO2 раз выше, чем при однофазной сети. В то же время неравномерность напряжения по фазам не позволяет в полной мере реализовать указанное преимущество.  [50]

Расчет Г — образного LC-фильтра по схеме рис. 5.3 а сводится к следующему.  [51]

Избирательный усилитель с LC-фильтром в цепи отрицательной обратной связи показан на рис. 12.7, а.  [52]

На выходе стабилизатора включен LC-фильтр, настроенный на частоту колебаний генератора так, чтобы высокочастотные колебания генератора не проникали в цепь источника питания с лизким напряжением.  [53]

Значительно лучшими параметрами обладают LC-фильтры, которые могут также содержать и резисторы. На рис. 1.6 6 приведена принципиальная схема однозвенного ( Г — образного) LC-фильтра нижних частот.  [54]

Как правило, применяют пассивные LC-фильтры и активные УС-фильтры. RC-фильтров не зависят от частоты.  [55]

Частотный избиратель ЭФ представляет собой электрический LC-фильтр ( рис. 9 — 5 6), обеспечивающий монотонное увеличение затухания по мере удаления от частоты настройки.  [57]

Многозвенные RC — и LC-фильтры верхних частот характеризуются теми же преимуществами и недостатками, что и аналогичные ФНЧ.  [58]

Страницы:      1    2    3    4

Lc фильтр питания расчет

В статье речь пойдёт про расчёт простейших фильтрующих цепей для сглаживания широтно-импульсной модуляции. Что такое ШИМ, где он применяется и как его реализовать читайте в отдельной статье.

Первое, на чём следует заострить внимание — это назначение цепи, для которой вы собрались строить фильтр. Немного упрощая схемы с ШИМ можно поделить на два типа:

• Сигнальные цепи с ШИМ
• Силовые цепи с ШИМ

Примером сигнального ШИМ служит, например, простейший ЦАП, под силовым ШИМ чаще всего имеется ввиду ШИМ-сигнал на выходе силовых ключей, например в импульсных источниках питания (ИИП). Строго говоря, в источниках питания сам сигнал ШИМ тоже используется в сигнальной цепи (управление транзисторами) и на выходе таких источников сигнал повторяет форму управляющих сигналов, однако имеет более высокую мощность, потому они требуют фильтров позволяющих пропускать большие мощности.

Фильтрация ШИМ в сигнальных цепях

Рис.1. Простейший фильтр нижних частот — интегрирующая RC-цепь и её АЧХ.

Основная характеристика фильтра это частота среза (на рисунке 1 обозначена угловая частота среза — ω_с) — амплитуда колебаний данной данной частоты на выходе фильтра ослабляется до уровня

0.707 (-3 Дб) от входного значения. Частота среза определяется по следующей формуле:

Тут R и С — сопротивление резистора в омах и ёмкость конденсатора в фарадах. Необходимо помнить, что для корректной работы сглаживающего фильтра постоянная времени RC-цепочки (τ = R · C) должна быть как можно меньше периода ШИМа, тогда за один период не будет происходить полный заряд-разряд конденсатора.

Следующий важный параметр, позволяющий расчитать ослабление колебаний на заданной частоте это коэффициент передачи фильтра — это отношение K = U_вых/U_вх. Для данной RC-цепочки коэффициент передачи рассчитывается следующим образом:

Зная эти формулы и учтя постоянное падение напряжения на резисторе можно приближённо рассчитать фильтр с нужными характеристиками — например, задавшись имеющейся ёмкостью, либо необходимым уровнем пульсаций.

Калькулятор ШИМ-фильтра на RC-цепочке

Входные данные:	Расчётные значения:

Частота ШИМ	Гц
Коэффициент заполнения ШИМ (duty cycle)	%
Напряжение на входе	В
Сопротивление резистора фильтра	Ом
Сопротивление нагрузки Rн	Ом
Ёмкость конденсатора	мкФ

Частота среза RC-фильтра— ГцАмплитуда пульсаций на частоте ШИМ— ВКоэффициент пульсаций на выходе— %Напряжение на выходе
(с учётом потерь на резисторе фильтра)— В

Постоянная времени RC-цепи

Постоянная времени цепи (R · C) не должна быть сильно меньше периода ШИМ!

Потери на резисторе фильтра
(не менее)— Вт

Обратите внимание — если вы хотите получать из ШИМ-сигнала сглаженный синусоидальный сигнал, необходимо чтобы частота среза фильтра была выше максимальной частоты сигнала, а значит частота ШИМ должна быть ещё выше.

Фильтрация ШИМ в силовых цепях

Рис.2. Фильтр нижних частот на LC-контуре и его АЧХ.

LC-фильтр представляет из себя элементарный колебательный контур, который имеет собственную частоту резонанса, поэтому его реальная АЧХ будет несколько отличаться от АЧХ, приведённой на рисунке 2.

Поскольку речь в данной статье идёт о фильтре для силовых цепей, при расчёте фильтра нужно учитывать, что основная гармоника входящего напряжения тоже должна ослабляться фильтром, следовательно, его резонансная частота должна быть ниже частоты ШИМ.

Формула для расчёта частоты резонанса LC-контура:

f = 1/(2 · π · (L · C) 0.5 )

Если частота резонанса контура совпадёт с частотой ШИМ, LC-контур может перейти в режим генерации, тогда на выходе может случиться конфуз, посему предлагаю вам данного недоразумения тщательно избегать. Кроме того, при проектировании данного фильтра есть ещё несколько нюансов, которые неплохо бы соблюдать для получения желаемого результата, а именно:

Для исключения резонансных явлений на одной из высокочастотных гармонических составляющих ёмкость конденсатора желательно находить из условия равенства волнового сопротивления фильтра сопротивлению нагрузки:

Для сглаживания пульсаций таким фильтром желательно, чтобы ёмкостное сопротивление конденсатора для низшей частоты пульсации было как можно меньше сопротивления нагрузки, а также много меньше индуктивного сопротивления дросселя для первой гармоники.

Комплексный коэффициент передачи LC-фильтра рассчитывается по следующей формуле:

где n — номер гармонической составляющей входного сигнала, i — мнимая единица, ω = 2πf, L — индуктивность дросселя (Гн), C — ёмкость конденсатора (Ф), R — сопротивление нагрузки (Ом).

Из формулы очевидно, что чем выше гармоника, тем лучше она подавляется фильтром, следовательно, достаточно рассчитывать уровень только для первой гармоники.

Чтобы перейти от комплексного представления коэффициента передачи к показательному, нужно найти модуль комплексного числа. Для тех, кто (как и я) спал на парах матана в институте, напомню, модуль комплексного числа считается очень просто:

r = |Z| = (x 2 + y 2 ) 0.5

Так как у нас в формуле коэффициента дробь, просто так сходу посчитать модуль не получится и проще всего посчитать это всё, например в MathCad’е. А для тех, кому лень делать всё самим, я запилил весь расчёт в этот прекрасный калькулятор. Пользуйтесь:

Калькулятор силового ШИМ-фильтра на LC-контуре

Частота ШИМ	Гц
Коэффициент заполнения ШИМ (duty cycle)	%
Напряжение на входе	В
Сопротивление нагрузки	Ом
Индуктивность катушки	мГн
Ёмкость конденсатора	мкФ
Амплитуда пульсаций на частоте ШИМ	В
Резонансная частота контура	Гц
Напряжение на выходе (потери не учитываются)	В

Обратите внимание — при использовании LC-фильтра следует помнить, что из-за наличия в цепи индуктивности, на выходе могут появляться выбросы обратной полярности. Если полярность импульсов на входе не изменяется (например для изменения направления вращения двигателя) для ограничения амлитуды отрицательных выбросов параллельно конденсатору (?) можно включать диод Шоттки.

Расчет LC фильтров начинают с определения порядка и сопротивления нагрузки, затем элементы LC фильтра определяют умножением значений фильтра-прототипа на частоту среза. Элементы фильтров-прототипов рассчитаны заранее и сведены в таблицы. Наиболее полные таблицы приведены в справочнике по расчету LC фильтров Р. Зааля [3] В таблице 1 приведены элементы фильтра Баттерворта с частотой среза, равной 1 Гц и сопротивлением 1 Ом.

Таблица 1. Элементы ФНЧ прототипа Баттерворта

Порядок фильтра	C1 (мФ)	L1 (мГн)	C2 (мФ)	L2 (мГн)	C3 (мФ)	L3 (мГн)	C4 (мФ)	L4 (мГн)	C5 (мФ)	L5 (мГн)
2	225,08	225,08	—	—	—	—	—	—	—	—
3	159,15	318,31	159,15	—	—	—	—	—	—	—
4	121,81	294,08	294,08	121,81	—	—	—	—	—	—
5	98,363	257,52	318,31	257,52	98,363	—	—	—	—	—
6	82,385	225,08	307,46	307,46	225,08	82,385	—	—	—	—
7	70,831	198,46	286,79	318,31	286,79	198,46	70,831	—	—	—
8	62,099	176,84	264,67	312,19	312,19	264,67	176,84	62,099	—	—
9	55,274	159,15	243,84	299,11	318,31	299,11	243,84	159,15	55,274	—
10	49,795	144,51	225,08	283,62	314,39	314,39	283,62	225,08	144,51	49,795

Схемы LC фильтров Баттерворта от второго до пятого порядка приведены на рисунке 1. Номиналы их элементов соответствуют частоте 1 Гц.

Рисунок 1. Схемы П-образных фильтров Баттерворта

После определения фильтра-прототипа производится преобразование входного и выходного сопротивления фильтра. Для увеличения сопротивления LC фильтра значения индуктивностей увеличиваются, а значения емкостей конденсаторов уменьшаются, как это показано в следующей формуле:

(1),

где K_Z это отношение сопротивлений рассчитываемого LC фильтра и фильтра-прототипа

И завершается расчет LC фильтра увеличением частоты среза до требуемой величины. Для этого значения индуктивностей и конденсаторов уменьшаются на соответствующий коэффициент:

(2),

Точно таким же образом можно рассчитать и LC фильтр Чебышева. Таблицы L и C элементов фильтров Чебышева с полосой пропускания 1 Гц и сопротивлением 1 Ом приведены ниже:

Таблица 2. Элементы ФНЧ прототипа Чебышева с неравномерностью 0.1 дБ

Порядок фильтра	C1 (мФ)	L1 (мГн)	C2 (мФ)	L2 (мГн)	C3 (мФ)	L3 (мГн)	C4 (мФ)	L4 (мГн)	C5 (мФ)
3	164,18	182,61	164,18	—	—	—	—	—	—
5	182,52	218.23	314.33	218.23	182,52	—	—	—	—
7	187,99	226,45	333,70	250.41	333,70	226,45	187,99	—	—
9	190.30	229,60	339.73	257.31	351.00	257.31	339.73	229,60	190.30

Таблица 3. Элементы ФНЧ прототипа Чебышева с неравномерностью 0.5 дБ

Порядок фильтра	C1 (мФ)	L1 (мГн)	C2 (мФ)	L2 (мГн)	C3 (мФ)	L3 (мГн)	C4 (мФ)	L4 (мГн)	C5 (мФ)
3	254,06	174,54	254,06	—	—	—	—	—	—
5	271,50	195.70	404.39	195.70	271,50	—	—	—	—
7	276,51	200,25	419,91	213.95	419,91	200,25	276,51	—	—
9	278.60	201,97	424.60	217.61	433.53	217.61	424.60	201,97	278.60

Таблица 4. Элементы ФНЧ прототипа Чебышева с неравномерностью 3 дБ

Порядок фильтра	C1 (мФ)	L1 (мГн)	C2 (мФ)	L2 (мГн)	C3 (мФ)	L3 (мГн)	C4 (мФ)	L4 (мГн)	C5 (мФ)
3	533,00	113,27	533,00	—	—	—	—	—	—
5	554,10	121.26	722.21	121.26	554,10	—	—	—	—
7	560,02	122,89	738,35	127.92	738,35	122,89	560,02	—	—
9	562.48	123,50	743.14	129.20	752.37	129.20	743.14	123,50	562.48

В таблицах приведены только фильтры нечетных порядков. Это связано с тем, что у LC фильтров Чебышева четных порядков входное и выходное сопротивление не могут быть равны. Рассмотрим пример проектирования LC фильтра.

Пример 1 Расчет LC фильтра низких частот

Задание Спроектировать фильтр нижних частот, пропускающий сигнал с частотами ниже и подавляющий помехи с частотами выше на . Неравномерность АЧХ в полосе пропускания . Входное и выходное сопротивление фильтра должно быть равно . Подобные фильтры часто применяются в качестве антиалиайсинговых фильтров на входе аналого-цифровых преобразователей.

1) Рассчитаем расстройку по частоте на частоте подавления помех.

,

2) Определим порядок фильтра и тип аппроксимации АЧХ. Так как дополнительных требований к фильтру не задано, выберем фильтр с максимальной крутизной АЧХ — фильтр Чебышева с неравномерностью 3 дБ. Фильтр Чебышева третьего порядка обеспечит при отстройке по частоте ξ=2 подавление сигнала на 28 дБ, что недостаточно (аппроксимация по Чебышеву, рисунок 6). Фильтр Чебышева пятого порядка обеспечит подавление помех на , поэтому именно его и выберем. Схема фильтра-прототипа Чебышева 5-порядка показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема фильтра-прототипа на LC элементах

3) Согласуем вход и выход фильтра с волновым сопротивлением . Для этого воспользуемся выражением (1). Новые значения емкостей уменьшатся в , а значения индуктивностей увеличатся на это же значение. Преобразованная схема фильтра приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема 50-омного фильтра низких частот с частотой среза 1 Гц

И, наконец, уменьшим значения индуктивностей и емкостей в миллион раз, чтобы частота среза фильтра стала равной . Окончательная схема разработанного фильтра низкой частоты, пропускающего сигналы в полосе и подавляющего помехи в полосе непропускания на приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема рассчитанного LC фильтра низких частот с частотой среза 1 МГц

После этого можно приступать к проектированию конструкции фильтра. До недавнего времени при проектировании фильтра выбирались только конденсаторы, а индуктивности изготавливались самостоятельно. В последнее время появилась возможность покупать не только конденсаторы, но и индуктивности. Ряд фирм предоставляет готовые индуктивности с заданными параметрами.

Пример 2 Расчет полосового LC фильтра

Задание Спроектировать полосовой фильтр с центральной частотой f_{, равной . Полоса пропускания равна , неравномерность в полосе пропускания . Коэффициент прямоугольности равен 2, подавление в полосе непропускания . Входное и выходное сопротивление фильтра должно быть равно . Подобные фильтры часто применяются в качестве входных фильтров радиоприемников.}

1) Сначала определим узкополосный или широкополосный полосовой фильтр нам задан. Для этого поделим полосу пропускания фильтра на его центральную частоту.

,

Так как относительная ширина полосы пропускания получилась меньше 10%, то полосовой фильтр узкополосный, и его не имеет смысла выполнять в виде отдельных ФНЧ и ФВЧ.

2) Формула определения коэффициента прямоугольности фильтра совпадает с формулой определения отстройки по частоте для полосы задерживания ФНЧ прототипа, поэтому запишем ξ_з=2.

3) Теперь определим порядок фильтра-прототипа, необходимый для обеспечения подавления мешающего сигнала на . По графику амплитудно-частотной характеристики фильтра Чебышева пятого порядка определим, что он на частоте отстройки, равной двум, как раз обеспечивает подавление . Поэтому схема фильтра-прототипа будет выглядеть так же, как и в предыдущем примере:

Рисунок 5. Схема фильтра-прототипа пятого порядка

4) Следующий этап — это увеличение полосы пропускания фильтра до и увеличение входного и выходного сопротивления до . Для этого нужно пересчитать индуктивности и конденсаторы фильтра:

,

Дата последнего обновления файла 08.04.2019

Вместе со статьёй «Расчет LC фильтров» читают:

Ёмкостные, индуктивно-ёмкостные, активные сглаживающие фильтры.
Схемы, свойства, онлайн калькулятор.

Потолковали мы основательно на предыдущей странице про разные виды диодных выпрямителей, перебросились парой фраз на тему простейших ёмкостных фильтров, а вопрос достижения параметра коэффициента пульсаций К_п в пределах 10 -5 . 10 -4 так и повис в воздухе — уж очень немалым получается номинал ёмкости сглаживающего конденсатора.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения К_п является важнейшим параметром выпрямителя. Его численное значение равно отношению амплитудного значения пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей.
Напомню выдержку из печатного издания, приведённую на предыдущей странице:

«Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определённой «чистоты»:
10 -3 . 10 -2 (0,1-1%) — малогабаритные транзисторные радиоприёмники и магнитофоны,
10 -4 . 10 -3 (0,01-0,1%) — усилители радио и промежуточной частоты,
10 -5 . 10 -4 (0,001-0,01%) — предварительные каскады усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей.»

Помимо этого в характеристиках выпрямителей может использоваться и понятие коэффициента фильтрации (коэффициента сглаживания).
Коэффициент фильтрации, он же коэффициент сглаживания — величина, численно равная отношению коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра К_с = К_п-вх/К_п-вых .
Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.

В слаботочных цепях вопрос снижения пульсаций решается легко и кардинально — применением интегральных стабилизаторов. Параметр подавления пульсаций (Ripple Rejection) у подобных массовых ИМС составляет не менее 50дБ (в 360раз по напряжению), что при высокой «чистоте» выходного напряжения позволяет уменьшить ёмкости электролитов в 5-10 раз.

Если же у разработчика нет возможности (либо желания) включать в состав устройства стабилизаторы напряжения, то реальным подспорьем окажутся индуктивно-ёмкостные или активные сглаживающие фильтры.

Начнём с фильтров, выполненных из индуктивных элементов – дросселей и из ёмкостных элементов – конденсаторов.

Рис.1

На Рис.1а приведена схема простейшего ёмкостного сглаживающего фильтра. Принцип действия заключается в накоплении электрической энергии конденсатором фильтра и последующей отдачи этой энергии в нагрузку.

Для того чтобы не ограничиваться 50-ти герцовыми блоками питания, но и иметь возможность расчёта фильтров импульсных ИБП, приведу универсальные формулы, учитывающие частоту входного сигнала F :
С1 = I_н/(3,14×U_н×F×К_п) для однополупериодных выпрямителей и
С1 = I_н/(6,28×U_н×F×К_п) — для двухполупериодных.
К_п — это коэффициент пульсаций, равный отношению амплитудного значения пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей, а
F — частота переменного напряжения на входе диодного выпрямителя.

Переходим к индуктивно-ёмкостным LC фильтрам.
ВНИМАНИЕ. Потребность в такого рода цепях возникает исключительно в случаях необходимости получить низкий уровень пульсаций в достаточно мощных сетевых блоках питания, либо в высокочастотных импульсных ИБП. Связано это с тем, что для эффективной работы LC-фильтра, индуктивное сопротивление катушки X_L на частоте подавления стремятся сделать значительно больше Rн. А это, в свою очередь, приводит к тому, что в условиях низких частот и малых токов (высоких Rн) индуктивность дросселя получается необоснованно высокой.

Г-образный индуктивно-ёмкостной LC фильтр 2-го порядка (Рис.1б) обладает значительно лучшими фильтрующими свойствами по сравнению с обычным ёмкостным.
Произведение LC (Гн*мкФ) зависит от необходимого коэффициента сглаживания фильтра и определяется по приближенной формуле:
L1(Гн)×С1(МкФ) = 25000/(F 2 (Гц)×К_п) для однополупериодных выпрямителей и
L1×С1 = 12500/(F 2 ×К_п) — для двухполупериодных, где
С1(МкФ)/L1(мГн) = 1000/R_н 2 (Ом) .

Схема П-образного LC-фильтра приведена на Рис.1в. Сглаживающее действие П-образного LC-фильтра можно упрощённо представить как совместное действие двух фильтров, описанных выше, а коэффициент сглаживания — как произведение коэффициентов сглаживания звеньев: ёмкостного и Г-образного индуктивно-ёмкостного.
Наилучшими фильтрующими свойствами обладают LC-фильтры Чебышева. Напишем формулу, исходя из рекомендаций, изложенных на странице ссылка на страницу:
С1 = С2 ; С1(МкФ)/L1(мГн) = 1176/R_н 2 (Ом) .

Уменьшить напряжение пульсаций на выходе однозвенного П-образного LC-фильтра можно, включив параллельно дросселю L1 неполярный конденсатор С3 (Рис.1г), который вместе с индуктивностью катушки образует режекторный фильтр. Если ёмкость конденсатора С3 выбрать такой, чтобы резонансная частота контура L1-С3 равнялась частоте пульсаций (F при однополупериодном выпрямлении или 2F при двухполупериодном), то большая часть напряжения пульсаций задержится этим контуром и лишь незначительная перейдёт в нагрузку.
Итак: С3 = 1/(39,44×L1×F 2 ) для однополупериодных выпрямителей и
С3 = 1/(9,86×L1×F 2 ) — для двухполупериодных.
Все остальные номиналы элементов — такие же, как в предыдущей схеме.

Давайте сдобрим пройденный материал онлайн таблицей.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ СЛАЖИВАЮЩЕГО ФИЛЬТРА БЛОКА ПИТАНИЯ.

Выбор схемы фильтра&nbsp Тип выпрямителя&nbsp Частота напряжения с обмотки трансформатора (Гц) Выходное постоянное напряжение Uн (В) Максимальный ток нагрузки Iн (А) Пульсации выходного напряжения (%) Минимальное сопротивление нагрузки Rн (Ом) Ёмкость конденсатора С1 (МкФ) Индуктивность дросселя L1 (мГн) Ёмкость конденсатора С3 (МкФ)

Транзисторные фильтры по сравнению с ёмкостными сглаживающими фильтрами имеют меньшие габариты, массу и более высокий коэффициент сглаживания пульсаций. Они позволяют уменьшить в десяток раз (при том же уровне пульсаций) номинал сглаживающего конденсатора, либо уменьшить в аналогичное количество раз амплитуду пульсаций при неизменном значении ёмкости.

Рис.2

На Рис.2а представлена схема наиболее распространённого транзисторного фильтра.

Напряжение с высокой амплитудой пульсаций, поступающее на коллектор транзистора, по сути, является напряжением питания эмиттерного повторителя, образованного Т1.
В это же самое время цепь базы питается через резисторы смещения и интегрирующую цепь R1C1, которая сглаживает пульсации напряжения на базе. Чем больше постоянная времени T=R1C1, тем меньше пульсации напряжения на базе, а так как устройство представляет собой эмиттерный повторитель, то на выходе фильтра пульсации будут столь же малыми, как и на базе.
Для того, чтобы снизить зависимость напряжения на выходе фильтра от уровня передаваемой мощности, ток через делитель R1R2 выбирают в 5…10 раз большим, чем ток, ответвляющийся в базу при минимальном сопротивлении нагрузки.
При расчёте номиналов элементов делителя, следует исходить из напряжения на базе транзистора:
U_б = U_вх — U_{вх пульсаций} — (2,5. 3В) .
В этом случае будет обеспечена работа регулирующего транзистора в активном режиме, а падение напряжения на нём составит величину:
U_кэ = U_{вх пульсаций} + (3,1. 3,6В) .
Коэффициент полезного действия транзисторного фильтра будет тем больше, чем меньше падание постоянного напряжения на силовом транзисторе. Из формулы видно, что для обеспечения высокого КПД активного сглаживающего фильтра, на вход устройства следует подавать уже отфильтрованное до определённого уровня напряжение.
На практике это делается включением на вход простейшего ёмкостного фильтра (Рис.1а), уровень пульсаций которого можно посчитать на приведённом выше калькуляторе.

Эффективность активных сглаживающих фильтров напрямую зависит от величины коэффициента усиления транзистора. Чем выше h31 полупроводника, тем больших величин можно выбрать номиналы резисторов R1, R2 — тем лучшими фильтрующими свойствами будет обладать схема. Поэтому в данной ситуации не стоит даже рассматривать транзисторы с h31<50. Но при этом и составные транзисторы, обладающие высоким усилением — также не являются оптимальным выбором в силу повышенных падений напряжений на p-n переходах, значительно снижающих КПД транзисторных устройств.

Для дальнейшего улучшения фильтрующих свойств сглаживающего фильтра можно применить двухзвенный RC-фильтр в цепи базы транзистора (Рис.2б).
Здесь сумма значений сопротивления резисторов R1 и R2 равна сопротивлению резистора R1 в предыдущем устройстве, а сопротивление резистора R3 равно сопротивлению резистора R2 в фильтре (Рис.2а).

Ещё эффективней будет работать транзисторный фильтр, у которого в цепь базы транзистора вместо R2 (Рис.1а), либо R3 (Рис.1б) включить стабилитрон с напряжением пробоя, равным значению, рассчитанному для резистивного делителя.

Базовые знания LC-фильтров — Промышленные устройства и решения

Продукты, описанные на этом веб-сайте, были разработаны и изготовлены для стандартных приложений, таких как общие электронные устройства, офисное оборудование, оборудование для передачи данных и связи, измерительные приборы, бытовая техника и аудио-видео оборудование.

Для специальных применений, в которых требуется качество и надежность, или если отказ или неисправность продукции может напрямую угрожать жизни или вызвать угрозу травмы (например, для самолетов и аэрокосмического оборудования, дорожного и транспортного оборудования, оборудования для сжигания, медицинского оборудования , устройства для предотвращения несчастных случаев и защиты от кражи, а также защитное оборудование), используйте только после того, как ваша компания проверит пригодность наших продуктов для этого применения.

Независимо от области применения, при использовании наших продуктов в оборудовании, для которого ожидается высокий уровень безопасности и надежности, убедитесь, что схемы защиты, схемы резервирования и другие устройства установлены для обеспечения безопасности оборудования при оценке области применения путем независимой проверки безопасности. тесты.

Обратите внимание, что продукты и технические характеристики, размещенные на этом веб-сайте, могут быть изменены без предварительного уведомления в целях улучшения.Независимо от области применения, пожалуйста, подтвердите последнюю информацию и спецификации до окончательного этапа проектирования, покупки или использования.

Техническая информация на этом веб-сайте содержит примеры типичных операций и схем применения продуктов. Он не предназначен для гарантии ненарушения или предоставления лицензии на права интеллектуальной собственности этой компании или любой третьей стороны.

Если какие-либо продукты, спецификации продуктов и техническая информация на этом веб-сайте подлежат экспорту или предоставлению нерезидентам, необходимо соблюдать законы и постановления страны-экспортера, особенно те, которые касаются безопасного экспортного контроля.

Информация, содержащаяся на этом веб-сайте, не может быть перепечатана или воспроизведена полностью или частично без предварительного письменного разрешения Panasonic Corporation.

Инструменты и программы, представленные на этом веб-сайте, должны использоваться по вашему усмотрению. Panasonic не гарантирует каких-либо результатов от использования этих инструментов и программ и не несет ответственности за любые убытки, возникшие в результате использования вами.

<о письме для получения сертификата соответствия директиве ЕС RoHS>
Дата перехода на продукт, соответствующий требованиям RoHS, зависит от номера детали или серии.
При использовании инвентаря, в котором неясно соответствие требованиям RoHS, выберите «Запрос на продажу».
в форме веб-запроса.

Уведомление о передаче полупроводникового бизнеса

Полупроводниковый бизнес Panasonic Corporation (далее именуемой «Компания») будет передан 1 сентября 2020 года Nuvoton Technology Corporation (далее именуемой «Nuvoton»). Соответственно, Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd., которая управляла полупроводниковым бизнесом Panasonic, войдет в состав Nuvoton Group с новым названием Nuvoton Technology Corporation Japan (далее именуемой «NTCJ»).
В соответствии с этой передачей, полупроводниковая продукция, размещенная на этом веб-сайте, после 1 сентября 2020 года будет считаться продукцией производства NTCJ. Однако такая продукция будет постоянно продаваться через Компанию.
Обратите внимание, что при запросе о полупроводниковых продуктах, размещенных на этом веб-сайте, клиенты должны перейти на веб-сайт, управляемый NTCJ (далее «веб-сайт NTCJ»), и подтвердить, что NTCJ является компанией, ответственной за управление личной информацией, предоставляемой клиентами на ее веб-сайте.Мы ценим ваше понимание по этому поводу.

Проектирование и расчеты схемы простого LC фильтра нижних частот »Электроника

Конструктивные соображения, схема и формулы для 3-полюсного ЖК-фильтра нижних частот с постоянным k для ВЧ приложений.

---

Постоянный фильтр K Включает:
Постоянный фильтр k Простая конструкция LC LPF Конструкция LC HPF Конструкция полосового фильтра LC

Основные сведения о фильтрах: : RF фильтры — основы Характеристики фильтра Основы проектирования ВЧ-фильтров Конструкция фильтра высоких и низких частот Постоянный k-фильтр Фильтр Баттерворта Чебычевский фильтр Фильтр Бесселя Эллиптический фильтр

---

Часто бывает трудно разработать простой LC-фильтр нижних частот, поскольку вычисления могут быть трудными для выполнения или таблицы нормализованных значений могут быть недоступны.

Несмотря на то, что в Интернете есть несколько калькуляторов фильтров, с уравнениями для простого фильтра легко работать, и они дают представление о работе фильтра.

Основы проектирования ФНЧ

Фильтры нижних частот используются в большом количестве приложений. В частности, в радиочастотных приложениях фильтры нижних частот изготавливаются в форме LC с использованием катушек индуктивности и конденсаторов. Обычно они могут использоваться для фильтрации нежелательных сигналов, которые могут присутствовать в полосе частот выше желаемой полосы пропускания.Таким образом, этот вид фильтра принимает только сигналы ниже частоты среза.

Фильтры нижних частот обычно состоят из нескольких секций. Они могут иметь конфигурацию Pi (Π) или T. Для фильтра Π секции каждая секция имеет одну последовательную катушку индуктивности и конденсатор с каждой стороны, соединенный с землей.

Стандартный 3-полюсный LC-фильтр нижних частот RF

Сетевой фильтр нижних частот T имеет один конденсатор между линией RF и землей, а в сигнальной линии есть две индуктивности, по одному конденсатору с каждой стороны.Т-образная секция не всегда так удобна, потому что даже при наличии дополнительных секций все равно требуется больше индукторов, которые дороже покупать или требуют отдельной обмотки.

Типовой 3-полюсный T LC фильтр нижних частот RF

Уравнения конструкции фильтра нижних частот

Существует множество различных вариантов фильтра, которые могут использоваться в зависимости от требований с точки зрения пульсации в полосе, скорости, с которой достигается окончательный спад, и т. Д. Используемый здесь тип — постоянная k, и это дает некоторые управляемые уравнения :

L = Z0π fc Генри

C = 1Zo π fc Фарады

fc = 1πL C Гц

Где:
Z ₀ = характеристическое сопротивление в омах
C = емкость в фарадах
L = индуктивность в единицах Генри
f _c = частота среза в герцах

Дополнительные детали дизайна

Есть несколько идей и указателей, которые можно учесть при разработке и реализации конструкции фильтра нижних частот.

• Каскадирование секций для большего спада: Чтобы обеспечить больший наклон или спад, можно каскадировать несколько секций фильтра нижних частот. При этом фильтрующие элементы из соседних секций можно комбинировать. Например, если два Т-образных фильтра соединены каскадом, и каждая Т-образная секция имеет индуктор 1 мкГн в каждой ветви Т, их можно объединить в смежных секциях и использовать индуктор 2 мкГн.
• Выбор компонентов: Выбор компонентов для любого фильтра, и в данном случае для конструкции фильтра нижних частот, важен.Следует использовать компоненты с жесткими допусками, чтобы гарантировать получение требуемых характеристик. Также необходимо проверить температурную стабильность, чтобы убедиться, что компоненты фильтра не изменяются значительно в зависимости от температуры, что приводит к изменению рабочих характеристик.
• Расположение фильтра: Необходимо соблюдать осторожность при размещении фильтра. Это следует делать не только для частот полосы пропускания, но, что более важно, для частот в полосе заграждения, которые могут значительно превышать частоту среза фильтра нижних частот.Емкостная и индуктивная связь являются основными элементами, которые ухудшают характеристики фильтра. Соответственно, вход и выход фильтра должны быть разделены. Следует использовать короткие провода и дорожки, компоненты из соседних секций фильтра должны быть разнесены. При необходимости используются экраны, а на входе и выходе используются качественные разъемы и коаксиальный кабель, если применимо.

Эти уравнения дают очень простой метод разработки трехполюсного фильтра нижних частот.Хотя они могут не обеспечивать точный требуемый отклик, например, Бесселя, Чебышева и т. Д., Они, тем не менее, очень просты в использовании и представляют собой идеальное решение для большинства конструкций фильтров нижних частот. Рисунки или даже сами уравнения также можно преобразовать, чтобы получить конструкцию фильтра верхних частот.

Другие важные темы по радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы RF фильтры Радиочастотный циркулятор Типы радиоприемников Радио Superhet Избирательность приемника Чувствительность приемника Обработка сильного сигнала приемника Динамический диапазон приемника
Вернуться в меню тем радио.. .

RF Инструменты | Инструмент проектирования LC-фильтров

RF Tools | Инструмент проектирования LC-фильтров

Рассчитайте значения схемы LC-фильтров с низкочастотной, высокочастотной, полосовой или полосовой характеристикой.
Выберите тип фильтра Чебышева, Эллиптический, Баттерворта или Бесселя с порядком фильтрации до 20 и произвольным входным и выходным импедансами.

Больше информации Свойства фильтра

Ответ

Тип

Фильтр нижних частот, фильтр высоких частот, полосовой пропуск, полосовой выключатель

ЧебышевЭллиптическийБуттервортИнверсный ЧебышевБессельЛегандр

Шунт FirstSeries First

Обычный, сначала шунтирующий, Обычный, Серия Первый, с прямой связью, последовательный конденсатор, с прямой связью, шунтирующий конденсатор, с прямой связью, с последовательным индуктором, с прямой связью, шунтирующий индуктор, трубчатый

1234567891011121314151617181920

Нижняя частота среза

Верхняя частота среза

Пульсация полосы пропускания (дБ)

Stopband Atten.(дБ)

Входное сопротивление (Ом)

Выходное сопротивление (Ом)

Емкость конденсатора с прямой связью

Значение индуктивности с прямой связью

Дополнительные настройки

Значения компонентов

Значения конденсатора

Мин.Конденсатор Значение

E6 (допуск 20%) E12 (допуск 10%) E24 (допуск 5%) E48 (допуск 2%) E96 (допуск 1%)

Значения индуктивности

Мин.Индуктор Значение

E6 (допуск 20%) E12 (допуск 10%) E24 (допуск 5%) E48 (допуск 2%) E96 (допуск 1%)

---

© 2017-2021 РФ Инструменты | Отображается в 0.18603-е | Политика конфиденциальности

EMC Filters Comparison Part I: CL and LC Filters

В этой колонке обсуждаются фильтры ЭМС нижних частот второго и третьего порядка. Сначала определяются вносимые потери для общего фильтра, а затем исследуется влияние импеданса источника и нагрузки на вносимые потери. При моделировании и измерениях основное внимание уделяется фильтрам CL и LC. В Части II (которая будет опубликована в следующем выпуске) оценивается эффективность фильтров Pi и T и сравнивается с характеристиками фильтров CL и LC.

Вносимые потери и основные конфигурации фильтра ЭМС

Фильтры ЭМС описываются с точки зрения вносимых потерь, определенных как [1],

(1а)

, где V _L — величина комплексного напряжения _L . Рисунок 1 иллюстрирует это определение.

Рисунок 1: Иллюстрация вносимых потерь фильтра

Начиная с V _L , _{без фильтра} > V _L , _{с фильтром} вносимые потери, определяемые уравнением.(1a) — положительное число в дБ. В качестве альтернативы вносимые потери могут быть определены как

.

(1б)

В этом случае вносимые потери в дБ являются отрицательными значениями потерь, определенных в формуле. (1б). Мы будем использовать это определение при построении графика результатов моделирования и сравнении результатов моделирования с измерениями ВАЦ.

Типичный ЭМС-фильтр нижних частот порядка 2 ^и состоит из последовательно соединенных индуктивности и шунтирующей емкости [2]. На рисунке 2 показаны две разные конфигурации фильтров.

Рисунок 2: Фильтры нижних частот CL и LC

3 ^rd -фильтры порядка π и T показаны на рисунке 3.

Рисунок 3: π- и T-фильтры нижних частот

Источник и влияние импеданса нагрузки

Обратите внимание, что для каждого порядка фильтра у нас есть две разные конфигурации. Какой из них будет работать лучше, то есть какая конфигурация имеет больше вносимых потерь (в отрицательном смысле)? Как мы увидим, в большинстве случаев это зависит от импеданса источника и нагрузки.

Общее правило состоит в том, что катушка индуктивности должна быть на стороне с низким сопротивлением, а конденсатор — на стороне с высоким сопротивлением [2, 3].

Таким образом, когда полное сопротивление источника и нагрузки низкое, подходящей конфигурацией из показанных выше является Т-фильтр, показанный на рисунке 4.

Когда импеданс источника и нагрузки высокие, подходящей конфигурацией является π-фильтр, показанный на рисунке 5.

На рисунке 6 показаны соответствующие конфигурации, когда полное сопротивление источника низкое, а сопротивление нагрузки высокое.

Наконец, на рисунке 7 показаны соответствующие конфигурации, когда полное сопротивление источника высокое, а сопротивление нагрузки низкое.

Рисунок 4: Конфигурация фильтра при низком импедансе источника и нагрузки

Рисунок 5: Конфигурации фильтра при высоком импедансе источника и нагрузки

Рисунок 6: Конфигурации фильтра при низком импедансе источника и высоком импедансе нагрузки

Рисунок 7: Конфигурации фильтра при высоком импедансе источника и низком сопротивлении нагрузки

Проверка с помощью моделирования и измерений (фильтры CL и LC)

Давайте проверим некоторые из приведенных выше утверждений, исследуя фильтры CL и LC второго порядка.Во-первых, давайте сосредоточимся на конфигурациях, показанных на рисунке 6, где полное сопротивление источника низкое, а сопротивление нагрузки высокое.

На рисунке 8 показана схема моделирования LT-специй. Импеданс источника 50 Ом обеспечивается анализатором цепей на Порте 1. Измерение, выполняемое анализатором цепей на Порте 2, проводится по его внутреннему сопротивлению 50 Ом. Это показано на Рисунке 8 (а). Для изменения импеданса в источнике или нагрузке линейное сопротивление может быть вставлено с одной или с обеих сторон.На рисунках 8 (b) и (c) показана конфигурация, в которой на стороне нагрузки вводится импеданс 1 кОм.

Рисунок 8: Конфигурации фильтров — источник с низким импедансом, нагрузка с высоким импедансом: (a) без фильтра, (b) фильтр с индуктором на стороне низкого импеданса, конденсатор на стороне высокого импеданса (c) фильтр с индуктором на стороне высокого импеданса, конденсатор на стороне низкого импеданса

На рисунке 9 показаны вносимые потери (согласно уравнению (1b)) двух конфигураций фильтров.

Рисунок 9: Вносимые потери двух конфигураций, показанных на рисунке 8

Как видно из рисунка 9, фильтр LC явно превосходит фильтр CL.Вносимые потери LC-фильтра на частоте 10 МГц примерно на 15 дБ выше, чем у CL-фильтра. Это соответствует общему правилу, согласно которому катушка индуктивности должна располагаться на стороне с низким импедансом, а конденсатор — на стороне с высоким импедансом.

Для проверки результатов моделирования использовалась измерительная установка, показанная на Рисунке 10.

Рисунок 10: Схема измерения ЭМС-фильтра ВАЦ

Рисунок 11: LC-структура фильтра ЭМС с C на стороне высокого импеданса

Поскольку использовался четырехканальный анализатор цепей, мы могли одновременно оценивать две различные конфигурации фильтров.На рисунке 11 показан крупный план платы фильтра печатной платы, используемой в измерениях.

На рисунке 12 показаны результаты измерений для двух конфигураций, показанных на рисунке 8 и смоделированных на рисунке 9.

Рисунок 12: Измерения вносимых потерь (s ₂₁ и s ₃₄ ) для двух конфигураций, показанных на рисунке 8

Очевидно, что фильтр LC превосходит фильтр CL, что согласуется с результатами моделирования. В диапазоне частот 100 кГц — 10 МГц результаты моделирования и измерений очень близки, как показано в таблицах 1 и 2.

CL Фильтр	f = 100 кГц	f = 1 МГц	f = 10 МГц
Имитация вносимых потерь	21,2 дБ	30,8 дБ	50,7 дБ
Измеренная вносимая потеря	21,3 дБ	30 дБ	49 дБ

Таблица 1: Моделируемые и измеренные вносимые потери для фильтра CL

LC фильтр	f = 100 кГц	f = 1 МГц	f = 10 МГц
Имитация вносимых потерь	21.2 дБ	30,8 дБ	65,8 дБ
Измеренная вносимая потеря	21,3 дБ	30 дБ	65,7 дБ

Таблица 2: Моделируемые и измеренные вносимые потери для LC-фильтра

На частоте 10 МГц разница между смоделированными вносимыми потерями двух фильтров составляет 15,1 дБ, что близко к измеренной разнице в 16,7 дБ.

Результаты измерений показывают частоту собственного резонанса 30 МГц с вносимыми потерями 84.9 дБ для фильтра CL и 115 дБ для фильтра LC. Второй резонанс возникает на частоте 60 МГц с вносимыми потерями 83 дБ для фильтра CL и 95,5 дБ для фильтра LC. Эти резонансы не были предсказаны имитационными моделями, поскольку в этих моделях предполагались идеальные компоненты и не учитывались паразитные свойства платы.

Результаты измерений ясно показывают, что во всем диапазоне частот LC-фильтр (катушка индуктивности на стороне низкого импеданса и конденсатор на стороне высокого импеданса) имеет более высокие вносимые потери, чем фильтр CL (конденсатор на стороне низкого импеданса и катушка индуктивности). на стороне высокого импеданса).

Ссылки

1. Клейтон Р. Пол, Введение в электромагнитную совместимость , Wiley, 2006.
2. Богдан Адамчик, Основы электромагнитной совместимости с практическими приложениями , Wiley, 2017.
3. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F978-3-642-27326-1_90.pdf

Д-р Богдан Адамчик — профессор и директор Центра EMC в Государственном университете Гранд-Вэлли (http: // www.gvsu.edu/emccenter/), где он разрабатывает учебные материалы EMC и ведет курсы сертификации EMC для промышленности. Он является сертифицированным инженером-проектировщиком EMC, сертифицированным iNARTE. Профессор Адамчик является автором учебника «Основы электромагнитной совместимости с практическими приложениями» (Wiley, 2017). С ним можно связаться по адресу [email protected].

Димитри Херинг получил степень магистра в области электротехники и вычислительной техники в Государственном университете Гранд-Вэлли в 2019 году, где он работал с проф.Адамчик в Центре EMC. В настоящее время работает инженером-конструктором РФ. Его дальнейшие интересы — Интернет вещей и программирование встраиваемых систем.

Калькулятор ЖК-фильтров

— Как работают ЖК-фильтры

Фильтр LC , также называемый фильтрующим элементом LC , обозначает цепь с индуктивностью L и емкостью C в электротехнике. В качестве LC-фильтра два компонента подключаются последовательно или параллельно.Ключевым элементом здесь является частота среза LC-фильтра. Между входной частотой и выходным напряжением существует взаимосвязь, поскольку оба компонента по-разному реагируют на изменения напряжения.

В этом разделе статьи подробно описывается конструкция LC-фильтра, а также принцип работы LC-фильтра. Для этого необходимо немного лучше разбираться в катушке электронных компонентов и конденсаторе. После этого мы проясним, как рассчитать LC-фильтр, расскажем об инструменте проектирования LC-фильтра и предоставим калькулятор LC-фильтра .Этот инструмент также может рассчитать передаточную функцию LC-фильтра.

Как работают индуктивность и емкость

В электротехнике различают три типа сопротивления нагрузки: омическое, индуктивное и емкостное. Омическое сопротивление не зависит от частоты и всегда остается неизменным. Напротив, индуктивное и емкостное сопротивление изменяются в зависимости от частоты приложенного напряжения. Это связано с индуктивным сопротивлением \ (X_L \) и емкостным сопротивлением \ (X_C \) .

Если через катушку протекает переменный ток, то в ней создается и уменьшается магнитное поле. Инженер-электронщик говорит об индукции . Индуцированное напряжение противодействует приложенному напряжению, в результате чего возникает индуктивное реактивное сопротивление \ (X_L \). Эффект индукции увеличивается с увеличением частоты. Течение тока в катушке всегда задерживается, поэтому после этого всегда резко возрастает напряжение.

Конденсатор — это, в принципе, батарея очень маленькой емкости.Его можно заряжать и снова разряжать. Конденсатор действует как почти бесконечное сопротивление в цепи постоянного тока. Однако в цепи переменного тока он постоянно заряжается и разряжается в направлении переменного тока. Обычно ток через конденсатор не течет. Во время этой непрерывной зарядки и разрядки создается емкостное реактивное сопротивление \ (X_C \). Чем выше частота, тем короче циклы зарядки конденсатора и меньше его реактивное сопротивление.

LC-фильтр — варианты схем

За счет соединения катушки и конденсатора создается цепь, выходное напряжение которой изменяется в зависимости от частоты входного напряжения.Он может быть построен по идентичной схеме с разными фильтрами. Тип фильтра зависит от того, идет ли речь о последовательном или параллельном подключении, и в какой точке снимается выходное напряжение. Часто используемые схемы LC-фильтров — это фильтры верхних и нижних частот, полосовые и полосовые фильтры.

Проход низких

Низкочастотный фильтр LC создается путем последовательного соединения двух элементов при понижении выходного напряжения на конденсаторе. На высокой частоте реактивное сопротивление конденсатора уменьшается, а реактивное сопротивление катушки увеличивается.Следовательно, остается только очень небольшое выходное напряжение. Однако с уменьшением частоты емкостное реактивное сопротивление конденсатора увеличивается, как и выходное напряжение с ответвлениями. Наш калькулятор низких частот LC может рассчитать фильтр нижних частот 2-го порядка.

Высокий проход

Фильтр верхних частот LC может пропускать высокие частоты, ослабляя или блокируя низкие частоты. Для этого выходное напряжение на индуктивности снимается в последовательной цепи индуктивности и емкости.Когда частота входного напряжения низкая, напряжение на конденсаторе падает, а выходное напряжение остается очень низким. Напротив, по мере увеличения частоты все большее и большее напряжение на индуктивности падает и может использоваться в качестве выходного напряжения. Высокочастотный фильтр LC также относится к 2-му порядку и может быть определен с помощью калькулятора LC high pass .

Полоса пропускания

Полоса пропускания LC создается последовательным соединением LC и параллельной цепью LC. Эти два элемента соединены последовательно, и выходное напряжение в параллельной цепи снимается.Взаимодействие двух элементов приводит к максимальному выходному напряжению в определенной полосе частот. Выше и ниже этой полосы частот выходное напряжение уменьшается. Середина этой полосы называется центральной частотой. Поскольку расчет является сложным, мы предоставили калькулятор LC с полосой пропускания.

Упор ленты

Ограничитель полосы LC построен идентично полосе пропускания LC. Через последовательное соединение должно сниматься только выходное напряжение.Ограничитель полосы пропускания ведет себя противоположно полосе пропускания, ослабляя или блокируя полосу частот. Частоты могут быть выше или ниже. Опять же, центральная частота — это центр кривой на графике. Расчет полосового LC-фильтра является сложной задачей, поэтому калькулятор LC может оказаться большим подспорьем.

Области применения ЖК-фильтра

Эффекты катушки и конденсатора в основном используются для фильтрации частот. Например, при построении громкоговорителей другие частоты можно фильтровать на высоких, средних и низкочастотных динамиках.Это значительно улучшает звук, так как НЧ-динамик не может воспроизводить высокие ноты и наоборот.

Устройства для беспроводной передачи сигналов часто генерируют нежелательные частоты, которые нельзя излучать. Их можно отфильтровать с помощью фильтрующего элемента LC с правильными размерами, прежде чем направить на антенну. При большой мощности передачи такие фильтры обязательны.

Радиоприемникам нужны только те полосы частот, которые они должны принимать. Другие частоты только ухудшают качество сигнала в виде фонового шума, такого как шум и треск.В конце концов, устройство начинает передавать сигналы с других частот. Используя LC-фильтр в качестве полосы пропускания, можно ограничить число передаваемых частот и улучшить качество сигнала.

Другим подходящим примером частотного фильтра является поиск радиостанций. Если мы хотим слушать определенную станцию, мы устанавливаем радио на ее частоту. Все остальные частоты отфильтровываются для обеспечения безупречного приема. В переходных зонах часто слышно наложение двух соседних передатчиков.

Интернет-магазин Team BlackSheep — LC Filter

LPF-01 — LC синфазный фильтр питания

Обновление , март 2013 г .: Теперь можно выбирать между обычным и одномодовым фильтрами. Паяльная перемычка на входной стороне отключает фильтрацию на отрицательном выводе / заземлении. Если у вас возникли проблемы с системами OSD, попробуйте переключить фильтр на одиночный режим.

Это компактный и эффективный LC-фильтр, предназначенный для очистки источника постоянного тока с шумом.Идеально подходит для чувствительных FPV- и RC-компонентов в одной батарее. Фильтр имеет свойства уменьшать влияние помех, излучаемых через воздух, и шума, передаваемого через силовые провода. Одним из преимуществ этого фильтра является то, что фильтруются как отрицательные, так и положительные выводы (общий режим).

Подходит для установок до 16 В и максимальной нагрузки 1,5 А (1500 мА). 3-контактный вход позволяет использовать один сигнал байпаса. Доступна индивидуальная конфигурация длины выводов и разъемов.

Проблемы часто возникают в чувствительных видеосистемах FPV, когда используются длинные провода питания (15 см +), ограниченное пространство для проводки, неправильно отфильтрованные передатчики, шум от регулятора скорости или импульсного преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный или, как правило, используется общая батарея для минимизации масса. Помехи могут привести к видеолиниям, полосам, случайным отключениям и уменьшению дальности передачи. LC-фильтр нижних частот поможет ослабить большую часть высокочастотных шумов и помех источника питания.

Синфазная дроссельная катушка используется для обеспечения большого импеданса (сопротивления) против синфазного токового шума, воспринимаемого обоими выводами питания. Он более эффективен для подавления шума, чем обычные установки с ферритовым кольцом и дифференциальным индуктором. Это означает, что шум, входящий в оба провода, будет нейтрализовать друг друга, оставив только обычный дифференциальный ток, протекающий через дроссель.

Индуктор большой серии обеспечит хорошее подавление токового шума между входом и выходом.Низкое сопротивление катушек вызывает только минимальное падение напряжения на фильтре (<200 мВ), а используемый конденсатор с низким ESR обеспечивает эффективное снижение пульсаций напряжения (шума) (<120 мВ пик-пик).

Только известные марки и качественные детали используются для обеспечения отличных фильтрующих свойств. Каждый фильтр перед отправкой проходит испытания.

Технические характеристики

• Редакция: Ред. 3 март 2013 г.
• Тип: пассивный синфазный низкочастотный фильтр пульсаций мощности
• Режимы: общий режим, одиночный режим — выбирается перемычкой
• Максимальное напряжение: 16 В постоянного тока
• Максимальный ток: ~ 1.5A
• Частота среза при -3 дБ: 127 Гц (ослабляет высокие частоты / шум)
• Падение напряжения на фильтре: 180 мВ при 900 мА
• Максимальная пульсация напряжения: 120 мВ
• Конденсатор: японский полимерный конденсатор
  • Импеданс / ESR: 0,012 Ом при 100 кГц / 16 В
  • Ток пульсации: 5000 мА, среднеквадратичное значение
• Дроссель: немецкий синфазный дроссель
  • Последовательное сопротивление (постоянный ток): 0.205 Ом / путь
• Толщина проволоки / дорожки: скрученная 22 AWG / 32 мил
• Рабочая температура: от -40 ° C до +105 ° C
• Размеры: 37,7 Д x 8,8 Ш x 14,5 В мм
• Вес: 8,1 г (включая разъемы JST)
• Соответствует RoHS
• Разработано и сделано в Европе

Модуль фильтра iFlight LC 2A 3A

В квадрокоптере двигатели и регуляторы скорости могут создавать шум, который может повлиять на качество видео FPV.В этом компактном и эффективном фильтре LC-типа используются компоненты индуктивности и конденсатора большой емкости, предназначенные для очистки источника питания постоянного тока с шумом, который часто вызывает полосы на беспроводных видеоизображениях.

Самыми распространенными признаками шума являются мешающие линии, появляющиеся на экране во время полета. Проблемы часто возникают в чувствительных видеосистемах FPV, когда используются длинные провода питания (7 см +), ограниченное пространство для проводки, неправильно отфильтрованные передатчики, шум от регулятора скорости или импульсного преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный или, как правило, используется общая батарея для минимизации масса.Помехи могут привести к видеолиниям, полосам, случайным отключениям и уменьшению дальности передачи.

Например, если аккумуляторная батарея двигателя 12 В модели вашего робота или ПДУ также питает видеокамеру и A / V-передатчик, то этот LC-фильтр может помочь уменьшить видеошум, который может появляться при работающем двигателе.

Характеристики:
— Идеально подходит для чувствительных FPV- и RC-компонентов в одной батарее.
— Отрицательный и положительный выводы фильтруются (общий режим).
— Подходит для схем до 36 В и максимальной нагрузки 2 А.

Функции:
— Уменьшает пульсации питания переключателя DC-DC и помогает убрать шумное питание от общей батареи.
— Уменьшает влияние помех, излучаемых через воздух, и шума, передаваемого через силовые провода.
— Помогает ослабить большую часть высокочастотных шумов и помех источника питания.
— Подавляет шум в питании, поступающем в вашу настройку FPV (например, ваш видеопередатчик и камеру FPV).

Технические характеристики:
— Макс. Вход 36 В
— Максимальный ток: 2 А
— Встроенная защита от обратной полярности
— Очень низкое падение напряжения
— Вес всего 0.5g

LC Power Filter-3A

Характеристики:

— Идеально подходит для чувствительных компонентов FPV и RC в установке с одной батареей.

— Отрицательный и положительный выводы фильтруются (общий режим)

— Подходит для схем до 30 В и максимальной нагрузки 3 А.

Функции:

— Уменьшает пульсации питания переключателя DC-DC и помогает убирать зашумленное питание от общей батареи.

— Уменьшает влияние помех, излучаемых через воздух, и шума, передаваемого через силовые провода.

— Помогает ослабить большую часть высокочастотных шумов и помех источника питания.

— Подавление шума в питании, поступающем в вашу настройку FPV (например, ваш VTX и камеру FPV).

3A Характеристики фильтра LC :

— Макс. Вход 30 В

— Максимальный ток: 3A

— Встроенная защита от обратной полярности

— Очень низкое падение напряжения

— Размер: 16 * 6 * 3 мм

— Вес всего 0,6 г

В комплект поставки:
— Модуль фильтра iFlight LC-2A * 1 шт. (Дополнительно)

— Модуль фильтра iFlight LC-3A * 1 шт (дополнительно)
— Соединительные кабели * 1 комплект

.