LC Paso bajo filtro en convertidor Buck

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Hola, en este circuito a continuación:

¿Qué papel desempeña el filtro de paso bajo de LC?

El interruptor se enciende y apaga alternativamente, a una frecuencia que determina el ciclo de trabajo, y obtenemos una salida promedio en el punto anterior a L. Ahora, ¿por qué necesitamos conectar un filtro de paso bajo LC para esa señal?

Comprendí que L evitaría el cambio repentino de corriente y C evitaría el cambio de voltaje, pero ¿cuál es exactamente la función de filtro? ¿Y cómo afecta eso la frecuencia de conmutación?

    
pregunta Sherby

2 respuestas

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Suponiendo componentes ideales, si no tuviera el bucle y el condensador, obtendría una onda cuadrada.

Consideremos el caso simple: 50% de ciclo de trabajo, 10V. Esto es matemáticamente equivalente a

  • 5V DC +
  • 4 / pi * sin (2pi * f * t) +
  • 4 / pi * sin (6pi * f * t) / 3 +
  • 4 / pi * sin (10pi * f * t) / 5 +
  • etc.

Como ve, todo, excepto el DC, no es DC *, así que si pone un filtro de paso bajo en esa señal, saldrá de 5V DC

Para reformular: Usted dijo que sabe que el capacitor debe mantener el mismo voltaje y que el lazo debe mantener la misma corriente; bueno, eso es lo que hace un filtro de paso bajo de CC does.

* Lo sé, esa frase fue escrita por el Capitán Obvio.

EDITAR: Si alguien quiere editar para el diseño, siéntase libre.

    
respondido por el medivh
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El voltaje promedio en el punto L es una onda cuadrada pulsante de amplitud \ $ V_g \ $.

El inductor limitará el flujo de corriente mediante la fórmula de inductor habitual:

\ $ V_L = L \ dfrac {di} {dt} \ $

Cuando el interruptor está en la posición 1, la corriente aumenta en el inductor:

\ $ V_L = V_g - v (t) \ $

\ $ V_g - v (t) = L \ dfrac {di} {dt} \ $

\ $ di = \ dfrac {[V_g - v (t)] \ cdot dt} {L} \ $

Cuando el interruptor está en la posición 2, la corriente desciende en el inductor:

\ $ V_L = 0 - v (t) \ $

\ $ -v (t) = L \ dfrac {di} {dt} \ $

\ $ di = \ dfrac {-v (t) \ cdot dt} {L} \ $

El resultado neto de esto es una forma de onda de corriente triangular. Dado que el inductor está cargando constantemente el capacitor, su voltaje será el promedio de la onda cuadrada pulsante con un rizado triangular inducido a través de su ESR por la forma de onda de la corriente triangular que proviene del inductor.

El almacenamiento de energía del inductor es lo que permite que el convertidor funcione; de hecho, el almacenamiento de energía inductivo es la forma en que la mayoría de los convertidores de conmutación basados en PWM pueden hacer lo que hacen.

    
respondido por el Adam Lawrence

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