Расчет LC-фильтра

Расчет LC-фильтра достаточно сложное занятие (хотя и хорошо описанное во многих источниках). Особенно если необходимо обеспечить высокий коэффициент фильтрации, или рассчитать схему на большую мощность. В случае с компьютерным реобасом это не актуально, и если не вдаваться в тонкости, то параметры схемы простейшего LC-фильтра можно рассчитать достаточно быстро.

Входные параметры для расчета Г-образного LC-фильтра 

• частота ШИМ f = 16 кГц;
• коэффициент сглаживания q = 100;

При создании компьютерного реобаса была использована базовая схема импульсного понижающего преобразователя. В качестве фильтра нижних частот (ФНЧ) был применен Г-образный LC-фильтр, схема которого приведена ниже

Схема импульсного понижающего преобразователя для расчета LC фильтра

Коэффициент сглаживания однозвенного Г-образного фильтра, будем оценивать по готовой простой формуле:

q = 4 * pi² * f² * LC;

 Во избежание резонансных явлений в фильтре рекомендуется задаваться коэффициентом сглаживания q не менее 3. Естественно чем больше коэффициент сглаживания тем более ровное напряжение мы получим на выходе, однако уже при q=30 однозвенный фильтр становится неоптимальным по затратам индуктивности и емкости и соответственно - по массогабаритным показателям.
 Зададимся значением коэффициента сглаживания q = 100, тогда:

 LC = q / (4 * pi² * f²) =   100 / (4 * 3.14² * 16000²) = 9.9e-9 Гн*Ф

В большинстве случаев касающихся маломощных преобразователей, оптимизацию фильтра можно считать излишней и уравнять значения L и С. Таким образом:

L = √LC;    C = √LC;

Рассчитав значения индуктивности и емкости и приведя их к номинальному ряду получим значения 100мкГн и 100мкФ соответственно.

Литература:

 Семенов Б.Ю. "Силовая электроника для любителей и профессионалов" М. 2001 (3.36 MB)