Soy un entusiasta del hardware y de la PC de Trainee. Me preguntaba por qué se utiliza una mezcla de inductores y condensadores en las placas base. ¿Por qué no usar un condensador? Pensé que el inductor almacena carga eléctrica pero usa magnetismo. ¿Qué tiene de especial el almacenamiento como magnetismo?
Para responder esto correctamente, debes conocer las propiedades de un condensador y un inductor.
Los inductores son uno de los componentes principales requeridos por un regulador de conmutación. Un capacitor y un inductor son similares en la forma en que un capacitor resiste un cambio de voltaje y un inductor resiste un cambio en la corriente. La "fuerza" de su resistencia depende de su valor
Los condensadores se utilizan ampliamente para limpiar una línea de alimentación, es decir, eliminar el ruido o la ondulación en las frecuencias (más altas). Los inductores se utilizan para cambiar las fuentes de alimentación donde una corriente relativamente constante pasa a través de un inductor. Una fuente de alimentación conmutada funciona porque un interruptor se abre y se cierra muy rápidamente. Cuando el interruptor está cerrado, el inductor está 'cargado'. Cuando el interruptor está abierto, la energía se extrae del inductor a la carga. Por lo general, tal fuente de alimentación se está desacoplando con un condensador para crear una línea de alimentación estable.
Se requiere un inductor para hacer que este principio funcione. Si conoce una resistencia que tiene una resistencia igual para todas las frecuencias de señal, debe ver un condensador como una resistencia que será infinita para DC (0Hz) y 0 para altas frecuencias. Un inductor será todo lo contrario: su resistencia será 0 a 0Hz e infinita a altas frecuencias. Sin embargo, no llamamos a esta resistencia (que solo se usa para una resistencia pura) sino a la impedancia.
Una placa base de PC o una tarjeta gráfica no es básicamente otra cosa. Tienen sus chips principales y el enrutamiento entre ellos, y la mayoría de los otros componentes son fuente de alimentación o un poco de interfaz entre chips o conectores.
La propiedad eléctrica básica de un condensador es que la tensión a través de un condensador no puede cambiar instantáneamente, mientras que la propiedad básica de la inductancia es que la corriente a través de un inductor no puede cambiar instantáneamente. Los condensadores conservan la tensión almacenando energía en un campo eléctrico, mientras que los inductores conservan la corriente almacenando energía en un campo magnético.
Un resultado de esto es que, mientras que los condensadores funcionan mejor a frecuencias más altas, los inductores conducen mejor a frecuencias más bajas. Otro resultado es que si pones una corriente alterna a través de En un capacitor, el voltaje se retrasará con respecto a la corriente en algún ángulo de fase que depende de la capacitancia y la frecuencia: los capacitores inhiben los cambios en el voltaje. Mientras tanto, si coloca un voltaje de CA en un inductor, la corriente se retrasará respecto al voltaje en un ángulo de fase que depende de la inductancia y la frecuencia: los inductores inhiben los cambios en la corriente.
En algunas situaciones, los inductores y los condensadores pueden sustituirse entre sí. En otros, no pueden. Por supuesto, nunca directamente sustituyen. Lo que esto significa es que algunos circuitos pueden modificarse ligeramente para que se use un inductor en lugar de un condensador o viceversa para lograr el mismo propósito. Algunos circuitos no pueden.
Un inductor no almacena una carga en su campo magnético, sino energía. Cuando se permite que el campo magnético colapse, el inductor generará espontáneamente un voltaje. El voltaje es generalmente mucho más alto que cualquier voltaje que se aplicó previamente al inductor. Un capacitor nunca exhibirá un voltaje mayor al que se le aplicó. Entonces, por ejemplo, un condensador no puede usarse para construir una bobina de encendido para un motor de gasolina.
Un condensador en serie es similar a un inductor en paralelo, de alguna manera. Ambos enfoques pueden hacer un filtro con la misma respuesta de frecuencia. Sin embargo, los efectos de carga de estos circuitos no son los mismos. Un condensador en serie bloquea CC y, por lo tanto, a una fuente de CC, parece una impedancia infinita: la carga más liviana posible. Un inductor en paralelo es exactamente lo contrario: un cortocircuito. Los dos solo se ven similares desde la perspectiva del dispositivo de carga: ven una señal que ha sido filtrada por un paso alto y está libre de DC. Pero el DC no se elimina de la misma manera. Bloquear una señal con una carga abierta no es lo mismo que cortocircuitar una señal a tierra.
Del mismo modo, un inductor en serie es similar a un condensador en paralelo, pero nuevamente, el efecto de carga no es el mismo. Podemos usar un condensador para evitar que la CA, o la CA por encima de ciertas frecuencias, entren en un circuito, desviando esas señales al retorno. A veces eso es aceptable, como cuando se bloquea el ingreso de ruido de RF a un dispositivo. En algunos otros casos, la derivación de CA a tierra puede crear una carga inaceptable en la fuente de esa señal. Un inductor puede bloquear la CA creando una alta impedancia contra él.
Por lo tanto, incluso en circuitos donde podemos potencialmente sustituir inductores paralelos por condensadores en serie y viceversa, la consideración de las diferencias de carga puede requerir que escojamos uno u otro.
Esta es la pregunta que me desconcertó durante bastante tiempo, incluso hice simulación del convertidor "reductor" sin el inductor, así que ahora descubrí lo que está mal :-).
Básicamente, si omites el inductor, funcionará. Pero la eficiencia sería como en un regulador lineal: la caída de voltaje solo se debería a una caída en las resistencias parásitas desde el suministro de 12 voltios al capacitor de salida.
El inductor funciona como una resistencia aquí, pero no desperdicia energía, sino que lo bombea lentamente hacia el condensador.
Los inductores se colocan en línea para filtrar el ruido eléctrico. Las tapas se colocan en paralelo para desviar el ruido a tierra. Ambos pueden causar un cambio de fase entre el voltaje y la corriente, pero lo hacen en direcciones opuestas para que el efecto se cancele.
Como sé, el inductor y el condensador se combinan para obtener la resonancia de frecuencia cuando \ $ X_C = X_L \ $, el inductor y el condensador también se pueden usar como filtro \ $ X_L = 2 {\ pi} fL \ $, \ $ X_ {C} = \ frac {1} {2 {\ pi} f C} \ $, con parada de banda o pase de banda cuando \ $ V = 0.707V_ {max} \ $
Jim C. proporcionó el núcleo de la respuesta. La mayoría de los materiales didácticos muestran un condensador en serie equivalente a un inductor en paralelo, y viceversa. Eso no es completamente cierto, porque cada uno cambiará la fase a una dirección opuesta. Entonces, si no desea el cambio, debe combinar el inductor y el condensador. En algunas circunstancias, el cambio es aceptable en una sola dirección, por lo que puede usar el condensador o el inductor de acuerdo con eso. Aquí hay una explicación completa del tema.