Inductance vs condensateur

Je suis électricien stagiaire et passionné de matériel informatique. Je me demandais juste pourquoi un mélange d'inductances et de condensateurs est utilisé sur les cartes mères? Pourquoi ne pas simplement utiliser un condensateur? Je pensais que l'inductance stocke la charge électrique mais elle utilise le magnétisme. Quelle est la particularité de le stocker sous forme de magnétisme?

Pour y répondre correctement, vous devez connaître les propriétés d'un condensateur et d'une inductance.

Les inductances sont l'un des principaux composants requis par un régulateur à découpage. Un condensateur et une inductance sont similaires dans la façon dont un condensateur résiste à un changement de tension et un inducteur résiste à un changement de courant. La "force" de leur résistance dépend de leur valeur

Les condensateurs sont largement utilisés pour nettoyer une ligne d'alimentation, c'est-à-dire supprimer le bruit ou l'ondulation à des fréquences (plus élevées). Les inductances sont utilisées pour commuter les alimentations électriques lorsqu'un courant relativement constant traverse un inducteur. Une alimentation à découpage fonctionne en ce sens qu'un interrupteur est ouvert et fermé très rapidement. Lorsque l'interrupteur est fermé, l'inductance est «chargée». Lorsque l'interrupteur est ouvert, l'énergie est tirée de l'inductance vers la charge. Habituellement, une telle alimentation est découplée avec un condensateur pour créer une ligne d'alimentation stable.

Un inducteur est nécessaire pour faire fonctionner ce principe. Si vous connaissez une résistance qui a une résistance égale pour toutes les fréquences du signal, vous devriez voir un condensateur comme une résistance qui sera infinie pour DC (0Hz) et 0 pour les hautes fréquences. Une inductance sera l'opposé: sa résistance sera de 0 à 0Hz, et infinie aux hautes fréquences. Cependant, nous n'appelons pas cette résistance (qui n'est utilisée que pour une résistance pure!) Mais l'impédance.

Une carte mère PC ou une carte graphique n'est fondamentalement pas autre chose que cela. Ils ont leurs puces principales et le routage entre eux, et la plupart des autres composants sont l'alimentation ou un peu d'interface entre les puces ou les connecteurs.

La propriété électrique de base d'un condensateur est que la tension aux bornes d'un condensateur ne peut pas changer instantanément, tandis que la propriété de base de l'inductance est que le courant à travers un inducteur ne peut pas changer instantanément. Les condensateurs préservent la tension en stockant l'énergie dans un champ électrique, tandis que les inductances préservent le courant en stockant l'énergie dans un champ magnétique.

Un résultat de ceci est que tandis que les condensateurs conduisent mieux aux fréquences plus élevées, les inducteurs conduisent mieux aux fréquences plus basses. Un autre résultat est que si vous mettez un courant alternatif à travers un condensateur, la tension sera en retard sur le courant d'un certain angle de phase qui dépend de la capacité et de la fréquence - les condensateurs inhibent les changements de tension. Pendant ce temps, si vous mettez une tension alternative à travers une inductance, le courant sera en retard sur la tension d'un angle de phase qui dépend de l'inductance et de la fréquence - les inductances inhibent les changements de courant.

Dans certaines situations, les inductances et les condensateurs peuvent se substituer. Dans d'autres, ils ne le peuvent pas. Bien sûr, ils ne se substituent jamais directement . Cela signifie que certains circuits peuvent être légèrement modifiés de sorte qu'une inductance est utilisée à la place d'un condensateur ou vice versa pour atteindre le même objectif. Certains circuits ne le peuvent pas.

Une inductance ne stocke pas une charge dans son champ magnétique, mais plutôt de l'énergie. Lorsque le champ magnétique peut s'effondrer, l'inductance génère spontanément une tension. La tension est généralement beaucoup plus élevée que toute tension précédemment appliquée à l'inductance. Un condensateur ne présentera jamais une tension supérieure à celle qui lui a été appliquée. Ainsi, par exemple, un condensateur ne peut pas être utilisé pour construire une bobine d'allumage pour un moteur à essence.

Un condensateur en série est similaire à une inductance en parallèle, à certains égards. Les deux approches peuvent créer un filtre avec la même réponse en fréquence. Cependant, les effets de charge de ces circuits ne sont pas les mêmes. Un condensateur en série bloque DC, et donc à une source DC, il ressemble à une impédance infinie: la charge la plus légère possible. Une inductance en parallèle est l'exact opposé: un court-circuit. Les deux ne se ressemblent que du point de vue du dispositif de charge: il voit un signal qui a été filtré passe-haut et est exempt de courant continu. Mais le DC n'est pas supprimé de la même manière. Bloquer un signal avec une charge ouverte n'est pas la même chose que court-circuiter un signal à la terre.

De même, une inductance en série est similaire à un condensateur en parallèle, mais là encore, l'effet de charge n'est pas le même. Nous pouvons utiliser un condensateur pour empêcher le CA, ou le CA au-dessus de certaines fréquences, d'entrer dans un circuit, en shuntant ces signaux vers le retour. Parfois, cela est acceptable, comme pour empêcher le bruit RF d'entrer dans un appareil. Dans certains autres cas, le shuntage CA à la terre peut créer une charge inacceptable sur la source de ce signal. Une inductance peut bloquer le courant alternatif en créant une impédance élevée contre elle.

Ainsi, même dans les circuits où nous pouvons potentiellement substituer des inductances parallèles aux condensateurs série et vice versa, la prise en compte des différences de charge peut nous obliger à choisir l'un ou l'autre.

C'est la question qui m'a laissé perplexe pendant un bon moment aussi, j'ai même fait une simulation de convertisseur "abaisseur" sans l'inductance alors maintenant j'ai compris ce qui ne va pas :-).

Fondamentalement, si vous sautez l'inductance, cela fonctionnera. Mais l'efficacité serait comme dans un régulateur linéaire - la chute de tension ne serait due qu'à la chute des résistances parasites de l'alimentation 12v au condensateur de sortie.

L'inductance fonctionne ici comme une résistance, mais elle ne gaspille pas d'énergie, elle la pompe plutôt lentement dans le condensateur.

Des inducteurs sont mis en ligne pour filtrer le bruit électrique. Les capuchons sont placés en parallèle pour dériver le bruit vers la terre. Les deux peuvent provoquer un déphasage entre la tension et le courant, mais ils le font dans des directions opposées de sorte que l'effet s'annule.

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

Le cœur de la réponse a été donné par Jim C. La plupart des matériaux didactiques montrent un condensateur en série équivalent à une inductance en parallèle, et vice versa. Ce n'est pas tout à fait vrai, car chacun décalera la phase dans une direction opposée. Donc, si vous ne voulez pas le décalage, vous devez combiner l'inductance et le condensateur. Dans certaines circonstances, le décalage est acceptable dans une seule direction, vous pouvez donc utiliser le condensateur ou l'inductance en fonction de cela. Voici une explication complète du sujet.