Hallo zusammen,
hab hier mal paar Fragen bezgl. eines Pi-Filters.
Als erstes zur Berechnung.
Grenzfrequenz fg = 1/ 2Pi√LC
Induktivität L = 1/(2Pifg)²C
Kapazität C = 1/(2Pifg)²L
Daraus folgt, dass wenn ich für L = 10µH und C = 10µF eine Grenzfrequenz
von 15,9 kHz bekomme, richtig soweit???
Das heißt um einen Pi-Filter mit 15,9 kHz aufzubauen muss ich zwei C mit
je 10µF parallel und dazwischen ein L mit 10µH hängen oder?
Zur zweiten Frage: Welche Dämpfung habe ich bei so einem Pi- Filter pro
Dekade im Internet finde ich irgendwie verschiedenen Angaben 40dB oder
60 dB und wie kann man sich das herleiten???
Mit freundlichen Grüßen
Tom
Tom schrieb:> Zur zweiten Frage: Welche Dämpfung habe ich bei so einem Pi- Filter pro> Dekade im Internet finde ich irgendwie verschiedenen Angaben 40dB oder> 60 dB und wie kann man sich das herleiten???
Einfach simulieren oder mit der Hand am Arm ausrechnen
Also ich möchte damit einen DC/DC Wandler befiltern. Ist dazu der Quell
und Lastwiderstand nicht egal wenn beide gleich sind? Dann ist doch
alles symmetrsich und die C's an den Seiten haben die gleichen Werte,
nur bei einer Anpassschaltung von z.B. zwischen Antenne und Verstärker
ist sowas relevant oder nicht?
Meine Simulation ergibt 40dB Dämpfung jedoch bin ich mir auch nicht
sicher ob da alles so richtig ist! Was mich nur wundert, hier:
http://www.elektroniktutor.de/analog/filter.html
unter dem Punkt "Eingliedrige LC - Grundketten" schaut es in den
Bodediagrammen so aus, als hätten diese Filter 60dB Dämpfung!
Kann mir da jemand weiter helfen?
>Daraus folgt, dass wenn ich für L = 10µH und C = 10µF eine Grenzfrequenz>von 15,9 kHz bekomme, richtig soweit???
Ja, folgt aus der bekannten Thomsonformel.
>Das heißt um einen Pi-Filter mit 15,9 kHz aufzubauen muss ich zwei C mit>je 10µF parallel und dazwischen ein L mit 10µH hängen oder?
Nein, der erste Cap hat darauf keinen Einfluß. Das ergibt sich nur aus
der Spule und dem zweiten Cap.
>Zur zweiten Frage: Welche Dämpfung habe ich bei so einem Pi- Filter pro>Dekade im Internet finde ich irgendwie verschiedenen Angaben 40dB oder>60 dB und wie kann man sich das herleiten???
Ein LC-Filter ist ein Filter zweiter Ordnung. Bei 20dB/Dekade pro
"Ordnung" macht das insgesamt 40dB/Dekade. Herleiten tust du das, wie
bei jeder anderen Schaltung, also mit Maschen- und Knotenregel die
Diffgleichung aufstellen und mit harmonischem Ansatz lösen, wenn du dich
in der Frequenzdomäne tummelst.
Wozu braucht es dann den ersten Cap?? Damit das Filter von beiden Seiten
eine niedrige Impedanz nach Masse bekommt. Das erhöht die Filterwirkung
eingangsseitg, weil da jetzt zusätzlich noch ein Entkoppelcap nach Masse
sitzt. Um die Filterwirkung der Gesamtanordnung berechnen zu können, muß
man natürlich die Quellimpedanz kennen.
Außerdem schließt der Eingangssap die Induktivität längere Zuleitungen
kurz, sodaß eine unerwünschte Serienimpedanz mit der Spule
unwahrscheinlich wird. Deswegen sollte man Pi-Filter immer kompakt
aufbauen.
Auch auf den Type des C achte, wenn es ein ELko mit viel ESR ist wird
daran schnell ein Filter erster Ordnung.
>Also ich möchte damit einen DC/DC Wandler befiltern.
Dan unbedingt auf einen Resoanzpeak also die Güte des Filters achten.
Denn sonst kann dies Auswirkungen auf die Stabilität des Wandlers haben
wenn das Filter in den Bereich der Regelbandbreite kommt.
Also eventuell extra dämpfen!
Auch bedenken, dass ein nachträgliches Filter der Lastausregelung
schaden kann. Daher auf das L-C Verhältnis, bzw die Charakteristische
Impedanz achnten. Um einen Tipp zu geben müsste man die Wandlerdaten
kennen.
MFG Fralla
wow... also Kai danke für die nette und kompetente Antwort, hast mir
damit schon mal weitergeholfen!
Jetzt hab ich noch eine Frage: Was ist eigentlich der Unterschied
zwischen einem klassisch aufgebauten Pi-Filter und einem Line-Filter
also mit noch einmal der gleichen Spule im Massepfad, was macht die
da???
Kann ich eine solche Spule nicht auf für die Filterung meines DC/DC
Wandlers benutzen!
Fralla werde mir auch deine Anmerkungen durch den Kopf gehen lassen!
Vielleicht sollte ich mir auch mal das Datenblatt des Wandlers anschauen
;) nicht nur die Schaltfrequenz beachten.
Ein LC Filter mit 15kHz Grenzfrequenz ist gut fuer 30..100KHz, aber fuer
300kHz nicht mehr. Und die Umschaltspitzen haben noch viel hoehere
Frequenzanteile ..100Mhz oder so, die gehen da grad durch.
Sorry, ist leider so.
>und einem Line-Filter also mit noch einmal der gleichen Spule im >Massepfad, was
macht die da???
Common-Mode Anteile ebenfalls dämpfen. Wobei auch "beidseitig"
gewickelte differential-Mode Drosseln eingeseetzt werden, wo sich das
Feld addiert. Das sorgt für gleiche Impedanzen auf beiden
Netzzuleitungen, aber die wirken dann fast nicht Common-Mode.
>Kann ich eine solche Spule nicht auf für die Filterung meines DC/DC>Wandlers benutzen!
Ob das bei deinem DC/DC Wandler notwedig ist, kann man nur sagen wenn
man die ganze Anwendung kennt.
>Vielleicht sollte ich mir auch mal das Datenblatt des Wandlers anschauen
Oder einfach posten und genau sagen warum du Filter musst, bze die
Anwendung beschreiben. Dann können wir detailierter helfen....
MFG
>Auch auf den Type des C achte, wenn es ein ELko mit viel ESR ist wird>daran schnell ein Filter erster Ordnung.
Genau. Meine Simulation im Anhang bestätigt dies.
Wenn man diese Drossel hier mit 60MHz Resonanzfrequenz verwendet
http://www.reichelt.de/Fest-Induktivitaeten-axial/L-HBCC-10-/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=86460;GROUPID=3179;artnr=L-HBCC+10%C2%B5;SID=12T-N-P38AAAIAADb7rGQad13e630f97e36b90046c07c60da5a7d
dazu einen 47µ/35V FC-Elko von Panasonic und einen keramischen 100nF
X7R, erhält man näherungsweise eine Ersatzschaltung wie im Anhang. Das
Resulat ist schon ganz ordentlich.
Mit einem LOW ESR Elko kann man den 100kHz Bereich noch einmal deutlich
verbessern, hat aber eine stärkere Resonanzüberhöhung.
Mit einem keramischen SMD-Highcap anstatt des Elko und einem SMD-100n
X7R läßt sich noch einmal die Dämpfung dramatisch verbessern, allerdings
auf Kosten einer noch weiter vergößerten Resonanzüberhöhung, was hier
aber eher nebensächlich ist.
>Jetzt hab ich noch eine Frage: Was ist eigentlich der Unterschied>zwischen einem klassisch aufgebauten Pi-Filter und einem Line-Filter>also mit noch einmal der gleichen Spule im Massepfad, was macht die>da???
Gleichtaktdrosseln sind in der Tat gelegentlich notwendig, um den
CE-Test zu bestehen. Ein guter Hersteller empfiehlt in der Regel eine
passende Schaltung, mit der der CE-Test bestanden werden kann. Diese
Gleichtaktdrossel sieht man gerne auch am Eingang des DC/DC-Wandlers.
Bei niedrigeren Frequenzen sind die Verluste noch relativ niedrig und
das µ ist noch nicht besonders frequenzabhängig. Im
doppelt-logarithmischen Impedanz-Frequenzgangsschrieb kommt die Kurve
also wie eine Gerade mit 20dB pro Dekade Steigung daher. In diesem
Bereich läßt sich die Niederfrequenzinduktivität leicht mittels XL = w x
L abschätzen.
Im Anhang siehst du ein Beispiel. Hier erhält man rund 1,4µH.
