Cewka indukcyjna a kondensator

Jestem stażystą elektrykiem i entuzjastą sprzętu komputerowego. Zastanawiałem się tylko, dlaczego na płytach głównych stosuje się cewkę i kondensatory? Dlaczego nie skorzystać z kondensatora? Myślałem, że induktor przechowuje ładunek elektryczny, ale wykorzystuje magnetyzm. Co jest takiego specjalnego w przechowywaniu go jako magnetyzmu?

Aby odpowiedzieć na to poprawnie, powinieneś znać właściwości kondensatora i induktora.

Cewki indukcyjne są jednym z podstawowych elementów wymaganych przez regulator przełączający. Kondensator i cewka indukcyjna są podobne pod względem sposobu, w jaki kondensator jest odporny na zmianę napięcia, a cewka indukcyjna na zmianę prądu. „Siła” ich odporności zależy od ich wartości

Kondensatory są szeroko stosowane do czyszczenia linii zasilającej, tj. Usuwania szumów lub tętnień na (wyższych) częstotliwościach. Cewki indukcyjne stosuje się w zasilaczach impulsowych, w których przez cewkę przepływa stosunkowo stały prąd. Zasilacz impulsowy działa tak, że przełącznik jest bardzo szybko otwierany i zamykany. Gdy przełącznik jest zamknięty, induktor jest „naładowany”. Gdy przełącznik jest otwarty, energia jest pobierana z induktora do ładunku. Zwykle taki zasilacz jest odłączany od kondensatora, aby utworzyć stabilną linię zasilającą.

Cewka jest wymagana, aby ta zasada działała. Jeśli znasz rezystor, który ma taką samą rezystancję dla wszystkich częstotliwości sygnału, powinieneś zobaczyć kondensator jako rezystor, który będzie nieskończony dla DC (0 Hz) i 0 dla wysokich częstotliwości. Cewka indukcyjna będzie odwrotna: jej rezystancja będzie wynosić 0 przy 0 Hz i nieskończona przy wysokich częstotliwościach. Jednak nie nazywamy tego oporu (który jest używany tylko w przypadku czystego rezystora!), Ale impedancji.

Płyta główna lub karta graficzna komputera to w zasadzie niewiele więcej niż to. Mają swoje główne układy scalone i trasy między nimi, a większość innych komponentów to zasilacz lub trochę interfejs między układami lub złączami.

Podstawową właściwością elektryczną kondensatora jest to, że napięcie na kondensatorze nie może zmienić się natychmiast, natomiast podstawową właściwością indukcyjności jest to, że prąd przez cewkę indukcyjną nie może zmienić się natychmiast. Kondensatory utrzymują napięcie poprzez magazynowanie energii w polu elektrycznym, natomiast cewki indukcyjne chronią prąd poprzez magazynowanie energii w polu magnetycznym.

Jednym z rezultatów jest to, że podczas gdy kondensatory przewodzą najlepiej przy wyższych częstotliwościach, cewki indukcyjne przewodzą najlepiej przy niższych częstotliwościach. Innym rezultatem jest to, że jeśli przepuścisz prąd przemienny przez kondensator, napięcie będzie opóźnione w stosunku do prądu o pewien kąt fazowy, który zależy od pojemności i częstotliwości - kondensatory hamują zmiany napięcia. W międzyczasie, jeśli przykładasz napięcie prądu przemiennego do cewki indukcyjnej, prąd będzie opóźniony za napięciem o kąt fazowy zależny od indukcyjności i częstotliwości - cewki indukcyjne hamują zmiany prądu.

W niektórych sytuacjach cewki indukcyjne i kondensatory mogą się zastępować. W innych nie mogą. Oczywiście nigdy nie zastępują bezpośrednio . Oznacza to, że niektóre obwody można nieznacznie zmodyfikować, aby zamiast kondensatora zastosować cewkę lub odwrotnie, aby osiągnąć ten sam cel. Niektóre obwody nie mogą.

Cewka indukcyjna nie przechowuje ładunku w polu magnetycznym, ale raczej energię. Gdy pole magnetyczne może się zapaść, induktor samorzutnie wytworzy napięcie. Napięcie jest zwykle znacznie wyższe niż jakiekolwiek napięcie, które było wcześniej przyłożone do cewki indukcyjnej. Kondensator nigdy nie będzie wykazywał napięcia większego niż przyłożone do niego. Na przykład kondensator nie może być wykorzystany do zbudowania cewki zapłonowej silnika benzynowego.

Kondensator szeregowy jest pod pewnymi względami podobny do cewki równoległej. Oba podejścia mogą stworzyć filtr o tej samej odpowiedzi częstotliwościowej. Jednak obciążenia tych obwodów nie są takie same. Kondensator szeregowo blokuje prąd stały, a więc dla źródła prądu stałego wygląda to na nieskończoną impedancję: najlżejsze możliwe obciążenie. Cewka równoległa jest dokładnie odwrotna: zwarcie. Oba wyglądają podobnie z punktu widzenia urządzenia obciążającego: widzi sygnał, który został poddany filtracji górnoprzepustowej i jest wolny od prądu stałego. Ale DC nie jest usuwany w ten sam sposób. Zablokowanie sygnału przy otwartym obciążeniu nie jest tym samym, co zwarcie sygnału do masy.

Podobnie, cewka szeregowa jest podobna do kondensatora równolegle, ale znowu efekt obciążenia nie jest taki sam. Możemy użyć kondensatora, aby zapobiec przedostawaniu się prądu zmiennego lub prądu przemiennego powyżej pewnych częstotliwości do obwodu przez przetaczanie tych sygnałów do powrotu. Czasami jest to dopuszczalne, na przykład podczas blokowania szumu RF przed wejściem do urządzenia. W niektórych innych przypadkach przetaczanie prądu przemiennego do ziemi może powodować niedopuszczalne obciążenie źródła tego sygnału. Cewka indukcyjna może blokować prąd przemienny, tworząc dla niego wysoką impedancję.

Tak więc nawet w obwodach, w których możemy potencjalnie zastąpić równoległe cewki indukcyjne szeregowymi kondensatorami i odwrotnie, rozważenie różnic obciążenia może wymagać od nas wyboru jednego lub drugiego.

To pytanie też mnie intrygowało, nawet zrobiłem symulację konwertera „obniżającego” bez cewki, więc teraz zorientowałem się, co jest nie tak :-).

Zasadniczo, jeśli pominiesz cewkę indukcyjną, zadziała. Ale wydajność byłaby taka sama jak w regulatorze liniowym - spadek napięcia byłby spowodowany jedynie spadkiem rezystorów pasożytniczych od napięcia 12 V do kondensatora wyjściowego.

Cewka indukcyjna działa tutaj jak rezystor, ale nie marnuje żadnej energii, raczej powoli pompuje ją do kondensatora.

Cewki indukcyjne są wbudowane w celu filtrowania zakłóceń elektrycznych. Czapki są umieszczone równolegle w celu tłumienia hałasu do ziemi. Oba mogą powodować przesunięcie fazowe między napięciem a prądem, ale robią to w przeciwnych kierunkach, więc efekt zanika.

$X_C =X_L$$X_L= 2{\pi}fL$$X_{C}=\frac{1}{2{\pi}f C}$$V=0.707V_{max}$

Trzon odpowiedzi podał Jim C. Większość materiałów dydaktycznych pokazuje szeregowo kondensator równoważny cewce równoległej i odwrotnie. Nie jest to do końca prawdą, ponieważ każda przesunie fazę w przeciwnym kierunku. Więc jeśli nie chcesz przesunięcia, powinieneś połączyć cewkę i kondensator. W niektórych okolicznościach przesunięcie jest dopuszczalne tylko w jednym kierunku, więc można użyć kondensatora lub cewki indukcyjnej zgodnie z tym. Oto pełne wyjaśnienie tego tematu.