Hi zusammen.
Ich habe eine generelle Frage zu LC lowpass filtern. Ich mein, die
cutoff frequenz ist bestimmt durch die grösse von L und C. Wenn ich nun
aber eine induktivität von sagen wir 10uH kaufen will, habe ich nebst
der angabe zur induktivität auch immer die angabe einer resonanzfrequenz
welche gewöhnlich von kHz bis MHz reicht. Ist diese angabe wichtig für
den bau eines Lowpass? Ich würde gern alles unter 10MHz durchlassen, bin
jetzt aber verwirrt durch die unterschiedlichen resonanzfrequenzen der
induktivitäten...
cheers
serge
Die simpelste Grundregel lautet ganz einfach:
DEUTLICH unter der Resonanzfrequenz bleiben!
Idealerweise nur 10% davon, aber nie über 50%:
Diese Resonanzfrequenz ist ja nur ein TYPISCHER Wert und
kann ganz leicht mal um 20% variieren.
Bei einer realen Spule hat man zwischen den Windungen eine unerwünschte
Kapazität. Die bewirkt eine Parallelresonanz. Oberhalb dieser
Resonanzfrequenz sinkt die Impedanz anstatt wie gewünscht mit w*L zu
steigen.
ok, das höchste was ich jetzt gefunden habe war 38MHz. Das sollte also
mehr oder weniger passen für eine durchlassfrequenz von maximal 10MHz
besten dank für die antworten.
>Ich würde gern alles unter 10MHz durchlassen, bin jetzt aber verwirrt>durch die unterschiedlichen Resonanzfrequenzen der Induktivitäten...
Ich bin auch verwirrt. Du willst alles unter 10MHz durchlassen aber
verwendest ein solche Rieseninduktivität? Da muß nach Thomson deine
Filterkapazität ja kleiner als 25pF sein! Das ist nicht sinnvoll. Besser
wäre es, mit einer deutlichen kleineren Induktivität zu arbeiten.
Auch hinsichtlich der Bedämpfung der Resonanz deines Filters wirst du
mit einem so unglücklichen L/C Verhältnis Probleme bekommen. Gemäß der
Daumenformel R > SQRT(2L/C) brauchst du bei 10µH und 25pF zur Bedämpfung
der Resonanz einen ohmschen Serienwiderstand von größer als 900 Ohm!
Also, da hast du wahrscheinlich irgendeinen Denkfehler. Was ist das denn
überhaupt für eine Anwendung?
Hi zusammen,
ich habe eine Frage zur Dimensionierung der Induktivität in einem
Lowpass-Filter.
Muss beim Aufbauen eines einfachen LC-Filters in der Versorgungsspannung
auf die Resonanzfrequenz geachtet werden?
Beispielsweise möchte ich eine Grenzfreq. von 1kHz erreichen.
Genügt in einem solchen Fall eine Reso.-Freq von 60MHZ?
Darüber verringert sich die Induktivität und mein Filter wird
unwirksam, oder?
Bei einer Grenzfreq. von ungefair 5kHz habe ich eine Kombination von
100µ Elko und 2.2µH Indukvität gewählt. Wäre das eine gute Kombination?
Vor der Spule habe ich ebenfalls mal noch einen 10µ Kerko geschaltet
und das ganze Simuliert. Die Dämpfung verändert sich so aber nur
marginal.
Was bringt mir ein Kondensator vor der Induktivität, also eine
sogenannte PI-Schaltung?
Schon einmal vielen Dank im Voraus für die Antwort.
Viele Grüße
@ Chris B. (cbb)
>Muss beim Aufbauen eines einfachen LC-Filters in der Versorgungsspannung>auf die Resonanzfrequenz geachtet werden?
Ja.
>Beispielsweise möchte ich eine Grenzfreq. von 1kHz erreichen.>Genügt in einem solchen Fall eine Reso.-Freq von 60MHZ?
Sehr reichlich. Ausserdem will man LC-Filter in der Versorgungsspannung
haben, die KEINE starken Resonanzen haben, also eher gut gedämpft sind.
>Darüber verringert sich die Induktivität und mein Filter wird>unwirksam, oder?
Ja, die parasitäre Kapazität der Spule schließt diese immer mehr kurz.
>Bei einer Grenzfreq. von ungefair 5kHz habe ich eine Kombination von>100µ Elko und 2.2µH Indukvität gewählt. Wäre das eine gute Kombination?
Aus dem Bauch heraus würde ich sagen nein. Zuviel C, zuwenig L.
>Vor der Spule habe ich ebenfalls mal noch einen 10µ Kerko geschaltet>und das ganze Simuliert. Die Dämpfung verändert sich so aber nur>marginal.
Du musst mit realen Beuteilen, vor allem der Spule simulieren, d.h. der
Gleichstromwiderstand und die parasitäre Kapazität sind wichtig.
>Was bringt mir ein Kondensator vor der Induktivität, also eine>sogenannte PI-Schaltung?
Bessere Filterung. Klappt aber nur, wenn alles richtig dimensioniert und
simuliert ist. Denk dran, deine Störquelle hat auch einen endlichen
Ausgangswiderstand.
Hi Falk,
danke Dir schon mal für die Antwort.
Da man beim LC-TP Filter keine Resonanzerhöhung haben will, dachte ich
mir, dass ich mit einem größeren C und kleinerem L evtl. eine bessere
Dämpfung hinbekomme. Wenn ich nach obiger Formel:
> Daumenformel R > SQRT(2L/C)
den benötigten Serien R berechne sieht das danach aus.
Ich habe um ehrlich zu sein keine Erfahrungen mit der Auslegung solcher
Filter. Bisher habe ich immer nur Blockkondensatoren verwendet. Ggf. mal
einen RC Filter aufgebaut, aber keinen LC Filter.
Bei der Simulation war ich dann wohl auch etwas zu grob?
Ich hatte mir nur den DC Widerstand eingetragen.
Die parasitäre Kapazität dürfte doch aber eig. nur oberhalb der
Reso.-Freq. in der Simulation sichtbar werden?
In der Simulation hatte ich diese Filterschaltung mit einem variablen
Widerstand belastet (Simuliert habe ich mit LT SPice), um versch. Ströme
zu simulieren.
Kannst du mir einen Tipp geben, wie ich bei der Auslegung vorgehen soll?
Eine bestimmte Frequenz, welche ich unterdrücken möchte habe ich nicht.
Es soll einfach nur bestmöglich die DC Spannung stabilisiert werden.
Es wird eine Stromfestigkeit von ca. 300mA benötigt.
Nach diesem Filter kommt noch zusätzlich ein Linearregler, welcher sich
normalerweise nicht negativ auf die Stabilität der Spannung auswirken
sollte?
Grüße
@ Chris B. (cbb)
>Bei der Simulation war ich dann wohl auch etwas zu grob?
Wie meinst du das?
>Ich hatte mir nur den DC Widerstand eingetragen.
Schon mal ein Anfang.
>Die parasitäre Kapazität dürfte doch aber eig. nur oberhalb der>Reso.-Freq. in der Simulation sichtbar werden?
Jain, sie spielt auch unterhalb eine gewisse Rolle.
>Kannst du mir einen Tipp geben, wie ich bei der Auslegung vorgehen soll?
Naja, ich bin auch kein LC-Filter Experte. Als Ansatz würde ich mal
Spulen im Bereich 20-500uH betrachten, bei 300mA kann man sich auch 1
Ohm ohmschen Widerstand leisten. Dazu passend den Kondensator. Dann mal
schauen wie der Frequenzgang aussieht.
>Nach diesem Filter kommt noch zusätzlich ein Linearregler, welcher sich>normalerweise nicht negativ auf die Stabilität der Spannung auswirken>sollte?
Nein. Im Gegenteil, sonst wäre es ja keine Spannungsregler.
@Falk
Mit zu grob meinte ich, ich habe Serien R und parasitäre Kapazität
unterschlagen, was ich wohl besser nicht gemacht hätte. ;-)
Was ich noch vergessen habe zu erwähnen:
Am besten soll der Filter nicht all zu viel Platz in Anspruch nehmen.
Ist es nicht einfacher unter dem Gesichtspunkt des Platzes größere
Kapazitäten als Induktivitäten zu erreichen?
Habe derzeit einen Ansatz mit 6,8µH, 100µF und einem 1Ohm R in Reihe.
Laut den Simulationsergebnissen sieht das erst mal vielversprechend aus.
Wenn ich dann bedenke, dass noch ein Linearregler danach kommt?
@ Chris B. (cbb)
>Am besten soll der Filter nicht all zu viel Platz in Anspruch nehmen.>Ist es nicht einfacher unter dem Gesichtspunkt des Platzes größere>Kapazitäten als Induktivitäten zu erreichen?
So einfach ist es nicht, denn die Güte eines Filters wird nun mal durch
das Verhältnis von L/C sowie R bestimmt.
>Habe derzeit einen Ansatz mit 6,8µH, 100µF und einem 1Ohm R in Reihe.
Klingt erstmal brauchbar. Wie sieht der Frequenzgang aus?
>Wenn ich dann bedenke, dass noch ein Linearregler danach kommt?
Das sollte kein Problem darstellen.
Hi,
Frequenzgang habe ich mal im Anhang.
Als Last habe ich 10 bis 100 Ohm in 10er Schritten variiert.
Daher die versch. Farben im Plot.
Die Impedanz der Störquelle habe ich mal nicht variiert, sonst wird
der Plott sehr unübersichtlich.
Ich habe für die Simulation eine DC Spannung von 5V mit einer Störung
von 5V überlagert.
Was meinst du, besteht noch Optimierungsbedarf?
Viele Grüße
