電感電容濾波解析

電感的阻抗與頻率成正比，電容的阻抗與頻率成反比。因此，電感器可以阻擋高頻的通過，電容器可以阻擋低頻的通過。如果兩者適當(dāng)結(jié)合，不同頻率的信號可以被過濾。例如，在整流器電路中，可以通過將電容器連接到負(fù)載或?qū)㈦姼衅鞔?lián)到負(fù)載來過濾交流紋波。

感應(yīng)濾波屬于電流濾波，通過電流L產(chǎn)生的電磁感應(yīng)來平滑輸出電流，輸出電壓較低，一般低于交流電壓的有效值。它適用于大電流，電流越大，濾波效果越好。電容和電感的許多特性正好相反。

一般來說，電解電容器用于濾除電流中的低頻信號，但即使是低頻信號，它們的頻率也被分成幾個數(shù)量級。因此，為了適用于不同的頻率，電解電容器也分為高頻電容器和低頻電容器(這里的高頻是相對的)。

低頻濾波電容主要用于市電濾波或變壓器整流濾波，其工作頻率與50Hz市電一致。然而，高頻濾波電容主要用于開關(guān)電源整流后的濾波，其工作頻率為幾千赫茲至數(shù)萬赫茲。在高頻電路中使用低頻濾波電容時，由于低頻濾波電容高頻特性差，在高頻充放電時，其內(nèi)阻大，等效電感高。因此，在使用中，由于電解質(zhì)的頻繁極化，將產(chǎn)生大量的熱量。然而，更高的溫度將蒸發(fā)電容器中的電解質(zhì)，增加電容器中的壓力，并且Z將終導(dǎo)致電容器膨脹和。

電源的濾波電容L的大小是平時設(shè)計(jì)的。前級使用4.7u來過濾低頻，第二級使用0.1u來過濾高頻。4.7uF電容的功能是減少輸出脈動和低頻干擾。0.1uF電容用于減少負(fù)載電流瞬時變化引起的高頻干擾。一般來說，前面的越大越好。兩個電容值之差約為100倍。電源濾波，尤其是開關(guān)電源，穿心電感定制，取決于您的等效串聯(lián)電阻(等效串聯(lián)電阻)有多大，而高頻電容的選擇z在其自諧振頻率上表現(xiàn)良好。大容量是為了防止浪涌，其機(jī)理就像防洪能力較強(qiáng)的大型水庫一樣。小電容過濾高頻干擾。任何器件都可以等效為電阻、電感和電容的串并聯(lián)電路，并且會有自諧振。只有在這個自諧振頻率下，等效電阻Z很小，所以濾波Z很好！

設(shè)計(jì)定制電感

電感器制造商在標(biāo)準(zhǔn)器件系列方面取得了巨大進(jìn)步。在過去10年中，這一類別中的現(xiàn)成零件的選擇顯著增加。然而，越來越多的工程師正在從頭開始設(shè)計(jì)他們自己的電感器和變壓器。

標(biāo)準(zhǔn)組件制造商不可能提供每個設(shè)計(jì)所需的準(zhǔn)確信息。如果你有一些處理設(shè)計(jì)的**知識，定制是一個好方法。磁芯和線軸的可用性表明這越來越普遍。一些流行的磁芯可以從Digikey和Mouser購買(圖1)。選擇仍然非常有限，電感定制，但這是一個好的開始。選擇電感值

許多工程師認(rèn)為，應(yīng)該使用單個電感值來實(shí)現(xiàn)給定的設(shè)計(jì)。例如，穿心電感定制，他們可能已經(jīng)閱讀了應(yīng)用筆記或教科書來設(shè)置L-down轉(zhuǎn)換器中的電流紋波值。我想提醒大家不要對這項(xiàng)技術(shù)有太多的信心。實(shí)際上，轉(zhuǎn)換器中可以工作的電感范圍非常大[2]。它的范圍可以從40到1，紋波電流與DC電流的比率從5%到200%不等。200%的值可能看起來太大，這意味著L-down轉(zhuǎn)換器以不連續(xù)模式運(yùn)行。然而，在這種模式下可以獲得軟交換的一些優(yōu)勢。一些復(fù)雜而密集的轉(zhuǎn)換器就是這樣設(shè)計(jì)的。對于沒有經(jīng)驗(yàn)的工程師來說，這有時很難接受，但是電感值沒有“正確”的答案。實(shí)驗(yàn)和測試是zui實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序優(yōu)化設(shè)計(jì)的佳方式。不要害怕設(shè)計(jì)迭代——只要學(xué)會如何有效地利用你的時間。圖2顯示了一個應(yīng)用，其中我們希望設(shè)計(jì)一個電感——一個工作頻率為300kHz的300瓦壓降L電壓轉(zhuǎn)換器。

大多數(shù)人認(rèn)為感應(yīng)感應(yīng)僅僅是測量線圈和導(dǎo)電目標(biāo)之間距離的一種方法，但是這種技術(shù)還有許多其他的使用情況。例如，R棒電感定制，你知道螺旋印刷電路板線圈和銅帶可以用來測量線性位置嗎？

電感-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(LDC)例如LDC1000可以感測靠近導(dǎo)電目標(biāo)(例如，一塊金屬)的電感器的電感變化。LDC可以測量電感變化并提供關(guān)于目標(biāo)位置的信息。

對于我的線性位置滑塊，我沒有使用通常的方法來改變目標(biāo)和線圈之間的距離。相反，當(dāng)線性滑動靶時，我保持靶到線圈的距離不變，并改變整個線圈的金屬接觸面。為此，我使用了一個從銅帶上切割下來的100毫米長的三角形靶。銅帶可以穿過三角形的Z寬端，以確保在此位置的Z大金屬接觸面。

我選擇了一個直徑為29毫米、每層70圈的2層印刷電路板線圈作為傳感器線圈。選擇線圈是因?yàn)槠渲睆匠^了形狀目標(biāo)的Z寬部分。圖1是本實(shí)驗(yàn)中使用的線圈和三角形銅帶靶。

然后我把目標(biāo)放在離印刷電路板線圈4毫米的地方。當(dāng)線圈從目標(biāo)的Z寬部分移動到Z窄部分時，將目標(biāo)靠近線圈放置會增加電感變化。對于L度線性位置傳感器，為了獲得Z分辨率，必須盡可能減小目標(biāo)距離。

我以0.5毫米的步長將目標(biāo)從位置0(目標(biāo)的Z寬部分)移動到位置100(Z窄部分)，并測量每個位置的電感。圖2是測量數(shù)據(jù)曲線。

將目標(biāo)從Z寬位置滑動到Z窄位置可以將傳感器電感從175.2μH增加到251.4 μ h。由于兩端的電感變化很小，我建議在移動范圍內(nèi)放棄5%的Z高位置和5%的Z低位置。因此，你使用的目標(biāo)應(yīng)該比要求的移動范圍至少長10%。沿剩余90毫米采集的數(shù)據(jù)樣本單調(diào)且具有良好的線性，可用于準(zhǔn)確確定銅帶目標(biāo)的位置。

為了獲得L-美線性，可以將目標(biāo)從三角形改變?yōu)槟軌虍a(chǎn)生線性輸出的不同形狀。然而，在軟件中線性化數(shù)據(jù)輸出通常更容易。

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