Criterios de diseño para un filtro LC de salida

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Al diseñar un filtro de salida para un amplificador de clase D simple, no estoy seguro sobre el tamaño de los componentes. Dado:

  • frecuencia de corte de aproximadamente 50kHz
  • la resistencia de CC del inductor puede ignorarse por esta pregunta
  • la carga es 8Ω, para esta discusión puramente resistiva
  • esta arquitectura:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La frecuencia central para el filtro LC es: $$ f_c = \ dfrac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$

Las posibles soluciones incluyen (pero no se limitan a):

\ begin {array} {| c || c |} \ hline L & C \\ \ hline 220 \ text {μH} & 47 \ text {nF} \\ 22 \ text {μH} & 470 \ text {nF} \\ 2.2 \ text {μH} & 4.7 \ text {μF} \\ 220 \ text {nH} & 47 \ text {μF} \\ \ hline \ end {array}

¿Cuáles son los criterios de diseño adecuados para elegir un inductor más grande o más pequeño / un capacitor más pequeño o más grande?

    
pregunta jippie

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Debe tener en cuenta la carga que crea el altavoz para su filtro LC. Cambia la respuesta del filtro. A continuación se muestran los resultados de la simulación realizada con LTspice para diferentes valores de L y C (manteniendo casi constante el producto de LC):

Como se puede ver, a partir de los valores probados 330nF, 33µH da los mejores resultados (he agregado este conjunto de valores basándose en los resultados de la simulación).

\ begin {array} {| c | c | c |} L & C & \color de texto} \\ \ hline 220 \ text {μH} & 47 \ text {nF} & \ text {violeta} \\ 33 \ text {μH} & 330 \ text {nF} & \ text {turqoise} \\ 22 \ text {μH} & 470 \ text {nF} & \ text {red} \\ 2.2 \ text {μH} & 4.7 \ text {μF} & \ text {azul} \\ 220 \ text {nH} & 47 \ text {μF} & \ text {verde} \\ \ end {array}

Desde el punto de vista del altavoz (R1) tenemos un circuito RLC paralelo. Su factor Q está definido por la fórmula: $$ Q = R_1 \ sqrt {\ dfrac {C_1} {L_1}} $$

Para C1 = 330nF, L1 = 33µH, el factor Q es igual a 0.8

La solución óptima será la única, ya que cada Q es igual a 1.

    
respondido por el wzab

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