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电路设计适用于电源设计的LC滤波器


设计电源时,该经验还强调了一个相似且经常被忽略的方面。可能没有水过滤器,但是您需要为电源放置一个LC过滤器。 
 
如果您需要基本的更新器,则LC滤波器是内置有电感器和电容器的低通滤波器。这是为了防止某些高频AC组件通过电路。这是LC滤波器的典型布置。 
 
 
 
 
基本的LC低通滤波器电路原理图。
 
在较高的频率下,电感器起扼流圈的作用,阻止交流分量通过。同时,电容器的阻抗降低,并形成高频成分通过的路径。LC滤波器的思想是防止高频AC分量流向负载。 
 
为什么需要电源的LC滤波器?
 
在理想情况下,在示波器上观察时,直流电源输出的电压是一条完美的水平线。但是,世界远非理想,电压绝非完美的线路。 
 
直流电源容易受到交流纹波和噪声的影响,对于开关电源调节器则更是如此。开关和过渡频率会产生500 kHz以上的纹波,这些纹波通常会耦合至输出电压。即使您坚持使用线性稳压器,也会有来自电源频率或数字干扰的交流分量。 
 
就像未过滤的水会毁掉一杯浓缩咖啡一样,渗入调节器输出的交流纹波也会影响系统功能。ADC,DAC和运算放大器等模块对电源上的AC噪声特别敏感。这些模块的准确性可能会受到影响,并且在某些情况下,组件可能无法正常运行。 
 
电源噪声不仅会影响模拟部件。在一项研究中,发现电源噪声使高速微处理器的时钟频率降低了6.7%。即使电路可以容忍交流噪声,它也仍然会作为EMI辐射并影响其他电子产品。 
 
电源LC滤波器设计技巧
 
用我的话来说,电源噪声会令人讨厌。您无法预测它将如何以及何时会影响电路。与劣质咖啡不同,该领域中电源噪声干扰系统的影响要大得多。
 
因此,您将要确保电源设计有LC低通滤波器。以下是正确实施的一些技巧:
 
定位方式
 
自然,您会想到将LC滤波器放置在调节器的输出和负载之间。尽管该位置没有问题,但如果使用降压调节器,则可以通过在输入端放置LC滤波器来实现更好的降噪效果。
 
对于降压稳压器,大部分噪声源于输入端的开关转换。在输入处添加LC滤波器会产生更大的抑制效果。 
 
低ESR和ESL电容器
 
为了有效地抑制高频噪声,您需要选择具有低ESR和ESL值的电容器。如果很难实现,请考虑并联使用两个电容器以降低ESR和ESL的组合值。 
 
LC值
 
选择电感器和电容器的值似乎是一个简单的过程。毕竟,遵守以下公式可能会出什么问题? 
 
f = 1 /(2π√LC)
 
但是,除了将两个无源元件组合在一起以阻止高频噪声外,还有很多其他事情。首先,您需要选择一个电感,其值要比与电源串联的电感大得多。
 
将其与适当的电容器值匹配以获得谐振频率。
 
您将要警惕LC滤波器的响应衰减不足,因为它可能导致该频率处的峰值幅度。为了防止出现峰值,在LC滤波器中增加了并联阻尼RC元件。
2021-03-11
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