Φίλτρο LC Pi: Φίλτρο Pi, Λειτουργία, Κρίσιμα ΓΕΓΟΝΟΤΑ

Αυτό το άρθρο θα συζητήσει λεπτομερώς για το φίλτρο LC PI.

Wκαπέλο είναι LC κύκλωμα φίλτρου

Τα μοναδικά χαρακτηριστικά του επαγωγέα και του πυκνωτή χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση του θορύβου σε διαφορετική διαμόρφωση.

LC φιλτράρισμα Το κύκλωμα είναι ένα κύκλωμα LC που χρησιμοποιείται ως φίλτρο, το οποίο αποτελείται από επαγωγέα και πυκνωτή. Το φίλτρο LC μπορεί να κόψει ή να περάσει σήμα από ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων. Ένα φίλτρο LC μπορεί να είναι ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης (HPF), ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης (LPF) ή ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης (BPF).

Τα φίλτρα LC μπορούν να ταξινομηθούν με διαφορετικά σχέδια ή διαμορφώσεις:

  • Φίλτρο τύπου L.
  • Φίλτρο τύπου Pi.
  • Φίλτρο τύπου Τ.
300 px Δικτυακό φίλτρο%2C μη ισορροπημένο T.svg
Πίστωση εικόνας: φίλτρο τύπου T, SpinningSpark real life identity: SHA-1 commitment ba62ca25da3fee2f8f36c101994f571c151abee7, Φίλτρο πλέγματος, μη ισορροπημένο ΤCC BY-SA 3.0

Τι είναι το φίλτρο τύπου Pi

Το φίλτρο Pi χρησιμοποιείται κυρίως ως φίλτρο χαμηλής διέλευσης, το οποίο αποτελείται από τρία στοιχεία. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως διαμόρφωση φίλτρου υψηλής διέλευσης.

Το φίλτρο pi είναι ένας τύπος παθητικού φίλτρου LC, το οποίο κατασκευάζεται με χρήση επαγωγέα και πυκνωτή που σχηματίζει το σχήμα ενός ελληνικού γράμματος (πίτα). γι' αυτό είναι γνωστό ως φίλτρο pi.

Αυτό το φίλτρο είναι επίσης γνωστό ως φίλτρο εισόδου πυκνωτή επειδή η έξοδος του ανορθωτή τροφοδοτείται απευθείας στον πυκνωτή, ο οποίος συνδέεται παράλληλα με τον ανορθωτή. Το φίλτρο LC pi μπορεί επίσης να είναι γνωστό ως φίλτρο CLC λόγω του σχεδιασμού του ή των εξαρτημάτων του που χρησιμοποιούνται.

ΥΨΗΛΟ PI
Εικόνα: High Pass LC Pi φίλτρο.

Τι κάνει το φίλτρο LC

Εφαρμογή ή χρήση φίλτρων LC:

Γιατί τα φίλτρα LC χρησιμοποιούνται σε υψηλή συχνότητα

Σήμερα, τα πιο ευαίσθητα κυκλώματα, η λογική υψηλής ταχύτητας και ο περισσότερος ηλεκτρικός θόρυβος στην υψηλή συχνότητα απαιτούν εξαιρετικά αποτελεσματικό φιλτράρισμα θορύβων για σωστή λειτουργία.

Το φίλτρο LC χρησιμοποιείται σε υψηλή συχνότητα επειδή μπορεί να εξαλείψει τους κυματισμούς AC με την υψηλότερη απόδοση από άλλα φίλτρα και μπορεί να παρέχει ένα ομαλό σήμα DC ως έξοδο.

LC τύπος φίλτρου pi

Για τύπο φίλτρου χαμηλής διέλευσης LC pi:

ΧΑΜΗΛΟ PI 1
Εικόνα: Χαμηλοπερατό κύκλωμα φίλτρου LC Pi.

Συχνότητα αποκοπής (fc) = 1/ᴫ(LC)1/2
Η τιμή της χωρητικότητας είναι (C) = 1/Z0ᴫfc
Τιμή της αυτεπαγωγής (L1) = Z0/ᴫfc
Όπου, το Ζ0 είναι το χαρακτηριστικό σύνθετης αντίστασης σε ohms και fc είναι η συχνότητα αποκοπής.
SparkX Pi-Filter
Image Credit: "SparkX Pi-Filter" by Sparkfunelectronics έχει άδεια χρήσης κάτω από CC-BY 2.0

Φίλτρο χαμηλής διέλευσης LC pi

Το φίλτρο pi χρησιμοποιείται όπου απαιτείται υψηλή τάση εξόδου συνεχούς ρεύματος σε μικρές αποχετεύσεις ρεύματος λόγω του κέρδους υψηλής τάσης.

Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης LC pi έχει έναν επαγωγέα σε σειρά με το φορτίο, και δύο πυκνωτές, έναν πυκνωτή παράλληλα με την πηγή και έναν άλλο πυκνωτή παράλληλα με το φορτίο.

φίλτρο lc pi
Εικόνα: Low Pass LC Pi φίλτρο.

Ο πυκνωτής C1, ο οποίος είναι παράλληλος με την πηγή, έχει χαμηλή αντίσταση προς τα εξαρτήματα AC του σήματος εισόδου ενώ έχει υψηλή αντίσταση προς το στοιχείο DC του σήματος εισόδου, με αποτέλεσμα το μεγαλύτερο μέρος του στοιχείου Ac του σήματος να διέρχεται από τον πυκνωτή C1 και το εξάρτημα DC που κινείται προς τον επαγωγέα του κυκλώματος. Το εξάρτημα εναλλασσόμενου ρεύματος μπλοκάρεται από το πηνίο, τώρα ο πυκνωτής C2, ο οποίος είναι παράλληλα με το φίλτρο φορτίου, απομακρύνει το εξάρτημα AC το οποίο απέτυχε να μπλοκάρει το πηνίο. Η πτώση δυναμικού κατά μήκος του επαγωγέα και του πυκνωτή C2 είναι ελάχιστη. Με αυτόν τον τρόπο, το φορτίο λαμβάνει μόνο το στοιχείο DC του σήματος εισόδου με το μέγιστο στοιχείο AC να έχει φιλτραριστεί.

LC Συχνότητα αποκοπής φίλτρου pi

Η συχνότητα αποκοπής για ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης LC pi είναι η συχνότητα πάνω από την οποία το φίλτρο αρχίζει να φιλτράρει το σήμα συχνότητας.

ΧΑΜΗΛΟ PI 1
Εικόνα: Χαμηλοπερατό κύκλωμα φίλτρου LC Pi.

Η συχνότητα αποκοπής για ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης LC pi είναι η συχνότητα κάτω από την οποία το φίλτρο αρχίζει να φιλτράρει το σήμα συχνότητας.

Για κυκλώματα φίλτρου LC pi χαμηλής διέλευσης, γνωρίζουμε για τη συχνότητα αποκοπής:

L = Zo / (2pi x Fc) Henries

 C = 1 / (Zo x 2pi x Fc) Farads

 Fc = 1 / (2pi x τετραγωνική ρίζα ( L x C) Hz

Ποιο φίλτρο L ή PI έχει καλύτερη ρύθμιση

Το φίλτρο pi έχει καλύτερη ρύθμιση φορτίου από αυτό ενός φίλτρου L επειδή ο παράγοντας Ripple του φίλτρου Pi είναι πολύ χαμηλότερος από αυτόν ενός φίλτρου L.

Το φίλτρο pi χρησιμοποιείται για σχετικά ελαφρύτερα φορτία από ένα φίλτρο L.

Ποιο είναι το πλεονέκτημα του φίλτρου pi

Πλεονεκτήματα και πλεονεκτήματα του φίλτρου LC Pi:

  • Η υψηλή τάση εξόδου το καθιστά ικανό να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές που σχετίζονται με την ισχύ, όπου υπάρχει υψηλή τάση συνεχές ρεύμα Απαιτούνται φίλτρα (HVDC).
  • Ένα φίλτρο LC pi υψηλής συχνότητας είναι εύκολο να σχεδιαστεί, το οποίο είναι επίσης ανθεκτικό σε σκληρά περιβάλλοντα και υπερτάσεις.
  • Εξαιρετικά αποτελεσματικό για το φιλτράρισμα ανεπιθύμητων κυματισμών AC.
  • Εάν η αντίσταση της πηγής είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση φορτίου, τότε το φίλτρο pi είναι το καλύτερο για εφαρμογή.
  • Μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο με ανορθωτή μισού κύματος (HWR) όσο και με ανορθωτή πλήρους κύματος (FWR).
  • Για τον μικρότερο συντελεστή κυματισμού, για τις ίδιες τιμές πηνίου και πυκνωτή, ο συντελεστής κυματισμού είναι πολύ μικρότερος από τα φίλτρα πολλαπλών LC.
  • Ομαλή έξοδος DC.
  • Αυτό το φίλτρο χρησιμοποιείται όπου απαιτείται χαμηλό ρεύμα εισόδου και υψηλή τάση Dc εξόδου.

Γιατί τα φίλτρα Pi δεν είναι κατάλληλα για διαφορετικά φορτία;

Το φίλτρο pi είναι ένα παθητικό φίλτρο LC το οποίο μπορεί να είναι φίλτρο χαμηλής διέλευσης ή υψηλής διέλευσης ανάλογα με τη σχεδίαση ή τη διαμόρφωση του φίλτρου.

Το φίλτρο pi δεν είναι κατάλληλο λόγω κακής ποιότητας ρύθμιση τάσης του φίλτρου, και αυτό συμβαίνει επειδή η τάση εξόδου πέφτει γρήγορα μαζί με την αύξηση του ρεύματος με το φορτίο.

Είναι το LC ένα χαμηλοπερατό φίλτρο

Ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης LC είναι ένα φίλτρο που επιτρέπει τη διέλευση συχνότητας σήματος χαμηλότερη από τη συχνότητα αποκοπής. 

Το φίλτρο LC μπορεί να κατασκευαστεί ως φίλτρο χαμηλής διέλευσης.

Ποιος είναι ο παράγοντας κυματισμού στο φίλτρο LC

Ο συντελεστής κυματισμού του φίλτρου LC είναι ο λόγος της διορθωμένης τιμής RMS εξόδου του στοιχείου AC προς την τιμή συνεχούς ρεύματος της διορθωμένης εξόδου.

Συντελεστής κυματισμού = √(Vrms/Vdc)2-1=√(Vm/2/Vm/Π)2-1 = 1.21. Αποδοτικότητα = (Vdc/Vrms)2 = (Vm/Π/ Vm/2)2=0.405X100= 40.5%.

LC φίλτρο
Εικόνα: Κύκλωμα φίλτρου LC.

Θεωρητικός υπολογισμός (χωρίς φίλτρο) :
Συντελεστής κυματισμού = √(Vrms/Vdc)
2
-1=√(Vm/2/Vm/Π)2
-1 = 1.21.
Αποδοτικότητα = (Vdc/Vrms)
2 = (Vm/Π/ Vm/2)
2
=0.405Χ100= 40.5%.
Πειραματικός υπολογισμός (χωρίς φίλτρο):
Συντελεστής κυματισμού = √(Vrms/Vdc)
2
-1 = √(14/11.2)
2
-1 =0.75
Αποδοτικότητα = (Vdc/Vrms)
2 = (11.2/14)2
= 0.64Χ100 = 64%
Θεωρητικός υπολογισμός (με φίλτρο) :
Συντελεστής κυματισμού = 1/ (2√3 f RLC) =1/2√3X 50X 103
Χ10Χ10-6
= 0.577
Πειραματικός υπολογισμός (με φίλτρο) :
Συντελεστής κυματισμού = Vrms/Vdc =6.12/17.4=0.351

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των φίλτρων RC και LC

Η σύγκριση μεταξύ των φίλτρων RC και LC είναι η εξής:

ΠαράμετροςRC ΦίλτραLC Φίλτρα
Συντελεστής κυματισμούΨηλάΧαμηλός
Ρύθμιση τάσηςΦτωχόΜέτρια
ΚόστοςΦτηνότεροςΣχετικά δαπανηρή
Φορτίστε το ρεύμαΜικρόΨηλά
Κατανάλωση ισχύοςΨηλάΧαμηλός

Ποια είναι η χρήση του κυκλώματος LC;

Χρήση ή εφαρμογή κυκλώματος LC:

  • Το φίλτρο LC Pi είναι ένα αποτελεσματικό φίλτρο DC, καθώς μπορεί να φιλτράρει εύκολα τους κυματισμούς AC, επομένως το φίλτρο LC pi χρησιμοποιείται σε σχέδια όπως μετατροπέας AC σε DC, μετατροπέας συχνότητας κ.λπ.
  • Το φίλτρο LC pi μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ανορθωτή γέφυρας.
  • Χρησιμοποιούνται με συσκευές επικοινωνίας για την ανάκτηση του αρχικού σήματος μετά τη διαμόρφωση.
  • Χρησιμοποιούνται για την εξασθένιση του θορύβου σε γραμμές σήματος και ηλεκτρικής ενέργειας.
  • Χρησιμοποιείται για την επιλογή ή τη δημιουργία ενός συγκεκριμένου σήματος συχνότητας.
  • Χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό ραδιοφωνικών δεκτών, ενισχυτών, δέκτη, φίλτρων, ταλαντωτών, τηλεοπτικών δεκτών, μίξερ κ.λπ.
  • Χρησιμοποιούνται για μεγέθυνση ρεύματος ή τάσης.
  • Σε επαγωγική θέρμανση, χρησιμοποιείται τόσο ως παράλληλα όσο και ως σειριακά κυκλώματα συντονισμού.
  • Χρησιμοποιείται σε σταθερά μετασχηματιστές τάσης.
  • Επικοινωνία σε φέρουσα γραμμή για συστήματα μετάδοσης υψηλής τάσης.

Διαβάστε επίσης:

Αφήστε ένα σχόλιο