ตัวเหนี่ยวนำ vs ตัวเก็บประจุ

ฉันเป็นช่างไฟฟ้าฝึกหัดและผู้ที่ชื่นชอบฮาร์ดแวร์พีซี ฉันแค่สงสัยว่าทำไมส่วนผสมของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุถูกใช้กับเมนบอร์ด? ทำไมไม่ใช้ตัวเก็บประจุ? ฉันคิดว่าตัวเหนี่ยวนำเก็บประจุไฟฟ้า แต่ใช้แม่เหล็ก มีอะไรพิเศษเกี่ยวกับการจัดเก็บไว้เป็นแม่เหล็ก?

ในการตอบคำถามนี้อย่างถูกต้องคุณควรทราบคุณสมบัติของตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ

ตัวเหนี่ยวนำเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักที่จำเป็นโดยสวิตชิ่งควบคุม ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำมีความคล้ายคลึงในลักษณะที่ตัวเก็บประจุต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและตัวเหนี่ยวนำต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน "ความแข็งแกร่ง" ของความต้านทานของพวกเขาขึ้นอยู่กับค่าของพวกเขา

ตัวเก็บประจุใช้อย่างกว้างขวางในการทำความสะอาดสายพาวเวอร์ซัพพลายเช่นลบเสียงรบกวนหรือระลอกคลื่นที่ความถี่ (สูงกว่า) ตัวเหนี่ยวนำใช้ในการจ่ายกระแสไฟสลับที่มีกระแสไฟฟ้าค่อนข้างคงที่ผ่านตัวเหนี่ยวนำ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งทำหน้าที่เปิดและปิดสวิตช์อย่างรวดเร็ว เมื่อปิดสวิตช์ตัวเหนี่ยวนำจะเป็น 'ประจุ' เมื่อสวิตช์เปิดอยู่พลังงานจะถูกดึงจากตัวเหนี่ยวนำเข้าสู่โหลด โดยปกติแหล่งจ่ายไฟดังกล่าวจะถูกแยกออกด้วยตัวเก็บประจุเพื่อสร้างสายแหล่งจ่ายไฟที่มั่นคง

ตัวเหนี่ยวนำจะต้องทำให้หลักการนี้ทำงาน หากคุณรู้จักตัวต้านทานที่มีความต้านทานเท่ากันทุกความถี่ของสัญญาณคุณควรดูตัวเก็บประจุเป็นตัวต้านทานที่จะไม่มีที่สิ้นสุดสำหรับ DC (0Hz) และ 0 สำหรับความถี่สูง ตัวเหนี่ยวนำจะตรงกันข้าม: ความต้านทานจะเป็น 0 ที่ 0Hz และไม่มีที่สิ้นสุดที่ความถี่สูง อย่างไรก็ตามเราไม่เรียกความต้านทานนี้ (มันใช้สำหรับตัวต้านทานบริสุทธิ์เท่านั้น!) แต่มีความต้านทาน

เมนบอร์ดพีซีหรือการ์ดกราฟิกนั้นโดยทั่วไปไม่ได้มีอะไรมากไปกว่านี้อีกแล้ว พวกเขามีชิปหลักและเส้นทางระหว่างพวกเขาและส่วนประกอบอื่น ๆ ส่วนใหญ่เป็นแหล่งจ่ายไฟหรือการเชื่อมต่อระหว่างชิปหรือตัวเชื่อมต่อเล็กน้อย

คุณสมบัติทางไฟฟ้าพื้นฐานของตัวเก็บประจุคือแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันทีในขณะที่คุณสมบัติพื้นฐานของตัวเหนี่ยวนำคือกระแสไฟฟ้าผ่านตัวเหนี่ยวนำไม่สามารถเปลี่ยนได้ทันที ตัวเก็บประจุรักษาแรงดันไฟฟ้าโดยการเก็บพลังงานไว้ในสนามไฟฟ้าในขณะที่ตัวเหนี่ยวนำเก็บกระแสไฟฟ้าไว้โดยการเก็บพลังงานไว้ในสนามแม่เหล็ก

ผลลัพธ์หนึ่งคือเมื่อตัวเก็บประจุทำงานได้ดีที่สุดที่ความถี่สูงตัวเหนี่ยวนำจะทำงานได้ดีที่สุดที่ความถี่ต่ำ ผลลัพธ์อีกอย่างคือถ้าคุณใส่กระแส AC ผ่านตัวเก็บประจุแรงดันไฟฟ้าจะล้าหลังกระแสโดยมุมเฟสขึ้นอยู่กับความจุและตัวเก็บประจุความถี่ - ตัวเก็บประจุยับยั้งการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า ในขณะเดียวกันถ้าคุณใส่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับผ่านตัวเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าจะล้าหลังแรงดันไฟฟ้าโดยมุมเฟสซึ่งขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำและตัวเหนี่ยวนำความถี่จะยับยั้งการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า

ในบางสถานการณ์ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุสามารถใช้แทนกันได้ ในคนอื่น ๆ พวกเขาไม่สามารถ แน่นอนว่าพวกเขาไม่เคยทดแทนโดยตรง สิ่งนี้หมายความว่าบางวงจรสามารถแก้ไขได้เล็กน้อยเพื่อให้ตัวเหนี่ยวนำถูกนำมาใช้แทนตัวเก็บประจุหรือในทางกลับกันเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์เดียวกัน วงจรบางอย่างไม่สามารถ

ตัวเหนี่ยวนำไม่ได้เก็บประจุไว้ในสนามแม่เหล็ก แต่เป็นพลังงาน เมื่อสนามแม่เหล็กได้รับอนุญาตให้ยุบตัวเหนี่ยวนำจะสร้างแรงดันไฟฟ้าตามธรรมชาติ แรงดันไฟฟ้ามักจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ที่เคยใช้กับตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุจะไม่แสดงแรงดันซึ่งมากกว่าสิ่งที่ใช้กับมัน ตัวอย่างเช่นตัวเก็บประจุไม่สามารถใช้ในการสร้างคอยล์จุดระเบิดสำหรับเครื่องยนต์เบนซิน

ตัวเก็บประจุแบบอนุกรมคล้ายคลึงกับตัวเหนี่ยวนำแบบขนานในบางวิธี ทั้งสองวิธีสามารถสร้างตัวกรองที่มีการตอบสนองความถี่เดียวกัน อย่างไรก็ตามผลการโหลดของวงจรเหล่านี้จะไม่เหมือนกัน ตัวเก็บประจุในซีรีย์บล็อก DC และแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงดูเหมือนว่าอิมพีแดนซ์ไม่มีที่สิ้นสุด: โหลดที่เบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวเหนี่ยวนำในแบบขนานเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกัน: ไฟฟ้าลัดวงจร ทั้งสองมีลักษณะคล้ายกันจากมุมมองของอุปกรณ์โหลด: มันเห็นสัญญาณที่ผ่านการกรองผ่านสูงและไม่มี DC แต่ DC จะไม่ถูกลบออกในลักษณะเดียวกัน การบล็อกสัญญาณด้วยโหลดเปิดไม่เหมือนกับการลัดวงจรสัญญาณไปยังกราวด์

ในทำนองเดียวกันตัวเหนี่ยวนำในอนุกรมคล้ายกับตัวเก็บประจุแบบขนาน แต่อีกครั้งผลการโหลดไม่เหมือนกัน เราสามารถใช้ตัวเก็บประจุเพื่อป้องกันไม่ให้ AC หรือ AC สูงกว่าความถี่ที่แน่นอนจากการเข้าสู่วงจรโดยการสับสัญญาณเหล่านั้นเพื่อกลับ บางครั้งก็ยอมรับได้เช่นเมื่อปิดกั้นสัญญาณรบกวน RF ไม่ให้เข้าไปในอุปกรณ์ ในบางกรณีการแบ่ง AC ให้กับกราวด์อาจสร้างโหลดที่ไม่สามารถยอมรับได้ในแหล่งสัญญาณของสัญญาณนั้น ตัวเหนี่ยวนำสามารถบล็อก AC โดยการสร้างความต้านทานสูงกับมัน

ดังนั้นในวงจรที่เราสามารถทดแทนตัวเหนี่ยวนำแบบขนานสำหรับตัวเก็บประจุแบบอนุกรมและในทางกลับกันการพิจารณาความแตกต่างของการโหลดอาจทำให้เราต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง

นี่เป็นคำถามที่ทำให้ฉันสับสนอยู่พักหนึ่งฉันก็ทำการจำลองตัวแปลง "ขั้นตอนลง" โดยไม่มีตัวเหนี่ยวนำดังนั้นตอนนี้ฉันก็พบว่าเกิดอะไรขึ้น :-)

โดยทั่วไปหากคุณข้ามตัวเหนี่ยวนำมันจะทำงาน แต่ประสิทธิภาพจะเหมือนกับในตัวควบคุมเชิงเส้น - แรงดันไฟฟ้าตกจะเกิดจากการลดลงของตัวต้านทานกาฝากจากอุปทาน 12v ไปยังตัวเก็บประจุเอาท์พุท

ตัวเหนี่ยวนำทำงานเหมือนตัวต้านทานที่นี่ แต่ไม่เสียพลังงานใด ๆ มันค่อนข้างช้าลงในตัวเก็บประจุ

inductors จะใส่ inline เพื่อกรองสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า แคปจะวางในแนวขนานเพื่อตัดเสียงรบกวนกับพื้น ทั้งสองอย่างสามารถทำให้เกิดการเลื่อนเฟสระหว่างแรงดันและกระแส แต่ก็ทำในทิศทางตรงกันข้ามดังนั้นผลก็จะถูกยกเลิก

อย่างที่ฉันรู้ว่าตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุถูกรวมกันเพื่อรับเสียงสะท้อนความถี่เมื่อ , ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุสามารถใช้เป็นตัวกรอง ,โดยมี Band stop หรือ Band pass เมื่อ$X_C =X_L$$X_L= 2{\pi}fL$$X_{C}=\frac{1}{2{\pi}f C}$$V=0.707V_{max}$

แก่นแท้ของคำตอบนั้นได้รับจาก Jim C. วัสดุการสอนส่วนใหญ่แสดงตัวเก็บประจุเป็นอนุกรมเทียบเท่ากับตัวเหนี่ยวนำแบบขนานและในทางกลับกัน นั่นไม่เป็นความจริงเลยเพราะแต่ละคนจะเปลี่ยนเฟสไปในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นหากคุณไม่ต้องการกะคุณควรรวมตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ในบางสถานการณ์การเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นที่ยอมรับในทิศทางเดียวเท่านั้นดังนั้นคุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำตามนั้น นี่คือคำอธิบายแบบเต็มของเรื่อง