Si utilizo un filtro RC de segundo orden en lugar de un filtro LC en Buck, incluso da un roll-off de 40db/década. ¿Por qué se prefiere el LC?
Respuesta
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Los inductores y condensadores dan y quitan potencia reactiva. Esto significa que cargan y descargan energía.
Las resistencias consumen energía real, la única forma de recuperar esa energía real es convirtiendo el calor disipado en electricidad, lo que no es realista.
- Los inductores almacenan su energía en su campo magnético.
La energía del campo magnético vuelve en forma de electricidad sin ningún tipo de pelusa adicional. - Los condensadores almacenan su energía en su campo eléctrico.
La energía del campo eléctrico vuelve en forma de electricidad sin ningún tipo de pelusa adicional. - Las resistencias desperdician energía en sí mismas al calentarse.
La energía de la resistencia en forma de calor es difícil de convertir de nuevo en electricidad. La mayor parte del calor calentará el aire que la rodea por convección. El uso de una resistencia es simplemente demasiado ineficiente.
Así que si quiere un filtro que sea eficiente, entonces no quiere calor, el calor es el resultado del desperdicio de energía. En lugar de desperdiciar la energía, puede ir a la carga, que es su objetivo final.
Editar:
Compara dos filtros LP. Uno basado en RC y otro en LC. La carga será totalmente resistiva.
Enlace a la simulación.
- Los gráficos superiores son la potencia consumida por cada componente del filtro basado en LC.
- El gráfico inferior muestra la potencia consumida por cada componente del filtro basado en RC.
Los gráficos L y C son totalmente reactivos, mientras que los gráficos R son totalmente reales.
Observe cómo la potencia media en la L y la C en el filtro LC es 0. No se pierde energía en forma de calor. El CLK es una onda cuadrada que va de 0 a 5 V y tiene un ciclo de trabajo del 50%. La carga de 1 kΩ recibe toda la energía, lo que resulta en 2,5 V a través de la carga.
Fíjate que la potencia media en la R del filtro RC no es 0. La está desperdiciando en forma de calor. Y mira la carga de 1 kΩ, no está a 2,5 V, está a 2,3 V. Los 0,2 V perdidos se deben a la R del filtro RC, \$P=\frac{V^2}{R}\$ .
Otra cosa que puede ser interesante ver es que la amplitud de la potencia del filtro RC es mucho mayor que la de los LC, por lo que el filtro LC es mucho más "amable" con su fuente de alimentación. Provoca menos ruido que el filtro RC.
