Induttore vs condensatore

Sono un elettricista in formazione e appassionato di hardware per PC. Mi stavo solo chiedendo perché una combinazione di induttori e condensatori viene utilizzata sulle schede madri? Perché non usare solo il condensatore? Pensavo che l'induttore immagazzina carica elettrica ma usa il magnetismo. Cosa c'è di così speciale nel conservarlo come magnetismo?

Per rispondere correttamente, dovresti conoscere le proprietà di un condensatore e un induttore.

Gli induttori sono uno dei componenti primari richiesti da un regolatore di commutazione. Un condensatore e un induttore sono simili nel modo in cui un condensatore resiste a una variazione di tensione e un induttore resiste a una variazione di corrente. La "forza" della loro resistenza dipende dal loro valore

I condensatori sono ampiamente utilizzati per ripulire una linea di alimentazione, ovvero rimuovere il rumore o l'ondulazione a frequenze (più alte). Gli induttori sono utilizzati negli alimentatori a commutazione in cui una corrente relativamente costante viene fatta passare attraverso un induttore. Un alimentatore a commutazione funziona in quanto un interruttore viene aperto e chiuso molto rapidamente. Quando l'interruttore è chiuso, l'induttore viene "caricato". Quando l'interruttore è aperto, l'energia viene assorbita dall'induttore nel carico. Di solito un tale alimentatore viene disaccoppiato con un condensatore per creare una linea di alimentazione stabile.

È necessario un induttore per far funzionare questo principio. Se conosci un resistore che ha una resistenza uguale per tutte le frequenze del segnale, dovresti vedere un condensatore come un resistore che sarà infinito per DC (0Hz) e 0 per alte frequenze. Un induttore sarà l'opposto: la sua resistenza sarà 0 a 0Hz e infinita alle alte frequenze. Tuttavia non chiamiamo questa resistenza (utilizzata solo per un resistore puro!) Ma l'impedenza.

Una scheda madre o una scheda grafica per PC non è molto più di questo. Hanno i loro chip principali e il routing tra di loro, e la maggior parte degli altri componenti sono alimentatori o un po 'di interfaccia tra chip o connettori.

La proprietà elettrica di base di un condensatore è che la tensione attraverso un condensatore non può cambiare istantaneamente, mentre la proprietà di base dell'induttanza è che la corrente attraverso un induttore non può cambiare istantaneamente. I condensatori conservano la tensione immagazzinando energia in un campo elettrico, mentre gli induttori conservano la corrente immagazzinando energia in un campo magnetico.

Un risultato di ciò è che mentre i condensatori funzionano meglio alle frequenze più alte, gli induttori conducono meglio alle frequenze più basse. Un altro risultato è che se si inserisce una corrente CA attraverso un condensatore, la tensione resterà indietro rispetto alla corrente di un angolo di fase che dipende dalla capacità e dalla frequenza - i condensatori inibiscono le variazioni di tensione. Nel frattempo, se si inserisce una tensione CA su un induttore, la corrente resterà indietro rispetto alla tensione di un angolo di fase che dipende dall'induttanza e gli induttori di frequenza inibiscono le variazioni di corrente.

In alcune situazioni, induttori e condensatori possono sostituirsi l'un l'altro. In altri, non possono. Naturalmente, non sostituiscono mai direttamente . Ciò significa che alcuni circuiti possono essere leggermente modificati in modo da utilizzare un induttore invece di un condensatore o viceversa per raggiungere lo stesso scopo. Alcuni circuiti non possono.

Un induttore non immagazzina una carica nel suo campo magnetico, ma piuttosto energia. Quando il campo magnetico può collassare, l'induttore genererà spontaneamente una tensione. La tensione è di solito molto più alta di qualsiasi tensione precedentemente applicata all'induttore. Un condensatore non mostrerà mai una tensione superiore a quella a cui è stato applicato. Quindi, ad esempio, un condensatore non può essere utilizzato per costruire una bobina di accensione per un motore a benzina.

Un condensatore in serie è simile a un induttore in parallelo, in qualche modo. Entrambi gli approcci possono creare un filtro con la stessa risposta in frequenza. Tuttavia, gli effetti di caricamento di questi circuiti non sono gli stessi. Un condensatore in serie blocca la corrente continua, e quindi una sorgente continua, sembra un'impedenza infinita: il carico più leggero possibile. Un induttore in parallelo è esattamente l'opposto: un corto circuito. I due sembrano solo simili dal punto di vista del dispositivo di carico: vede un segnale che è stato filtrato passa-alto ed è privo di corrente continua. Ma il controller di dominio non viene rimosso allo stesso modo. Il blocco di un segnale con un carico aperto non equivale a cortocircuitare un segnale a terra.

Allo stesso modo, un induttore in serie è simile a un condensatore in parallelo, ma ancora, l'effetto di caricamento non è lo stesso. Possiamo usare un condensatore per impedire all'AC, o AC al di sopra di determinate frequenze, di entrare in un circuito, deviando tali segnali al ritorno. A volte ciò è accettabile, come quando si impedisce al rumore RF di entrare in un dispositivo. In alcuni altri casi, lo shunt AC a terra può creare un carico inaccettabile sulla sorgente di quel segnale. Un induttore può bloccare la corrente alternata creando un'alta impedenza contro di essa.

Quindi, anche nei circuiti in cui possiamo potenzialmente sostituire gli induttori paralleli per i condensatori in serie e viceversa, la considerazione delle differenze di carico potrebbe richiedere di scegliere l'uno o l'altro.

Questa è la domanda che mi ha lasciato perplesso anche per un po ', ho anche fatto la simulazione del convertitore "step-down" senza l'induttore, quindi ora ho capito cosa c'è che non va :-).

Fondamentalmente, se salti l'induttore, funzionerà. Ma l'efficienza sarebbe come nel regolatore lineare: la caduta di tensione sarebbe dovuta solo alla caduta dei resistori parassiti dall'alimentazione a 12 V al condensatore di uscita.

Qui l'induttore funziona come un resistore, ma non spreca energia, ma piuttosto lentamente lo pompa nel condensatore.

Gli induttori sono messi in linea per filtrare il rumore elettrico. I cappucci sono posizionati in parallelo per deviare il rumore verso terra. Entrambi possono causare uno sfasamento tra tensione e corrente, ma lo fanno in direzioni opposte, quindi l'effetto si annulla.

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

Il nucleo della risposta è stato dato da Jim C. La maggior parte dei materiali didattici mostra un condensatore in serie equivalente a un induttore in parallelo e viceversa. Questo non è del tutto vero, perché ognuno sposterà la fase in una direzione opposta. Quindi, se non si desidera lo spostamento, è necessario combinare l'induttore e il condensatore. In alcune circostanze lo spostamento è accettabile in una sola direzione, quindi è possibile utilizzare il condensatore o l'induttore in base a quello. Ecco una spiegazione completa dell'argomento.