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图7 串联阻尼滤波器
和并联滤波器一样,串联滤波器的输出阻抗和传递函数可由公式(7)、(8)计算。
(7)
(8)
此处,Ld=nL。
从串联阻尼滤波器的传递函数可近似计算出:
(9)
当阻尼因子时,峰值被最小化。最优阻尼电阻值为:
。
这里,n=2/15。
串联阻尼滤波器的缺点是高频衰减能力弱化了(见图10)。
多级滤波器
多级滤波器高频时衰减能力强且体积小、成本低,因为当元件数量增加时,多级滤波器允许使用较低值的电感和电容(见图8)。
图8 多级输入滤波器
根据各方框阻抗,可计算出输出阻抗和传递函数。
图9和图10是二阶阻尼滤波器、串联阻尼滤波器和无阻尼滤波器输出阻抗、传递函数之间的比较。
图9 串联阻尼滤波器和二阶阻尼滤波器输出阻抗
图10 串联阻尼滤波器和二阶阻尼滤波器传递函数
二阶滤波器优化如下:滤波器的输出阻抗峰值衰减80dB,输出阻抗峰值小于2Ω。
开关电源抑制频率低于反馈控制环交点频率的噪声,输入滤波器应能抑制高频信号。输入滤波器谐振频率必须小于反馈控制环带宽的十分之一,才能更好地进行前向滤波。
电容和电感的选择
正确选择电容和电感是影响滤波器性能的重要方面。选择低ESL、低ESR的高频衰减电容器输出纹波低。大多数普通电容器为铝电解电容器。
输出电容应该分成许多不同的小电容且并联在一起,电容的总值不变,这样具有低ESL、低ESR特性。选择的电感要能尽量减少滤波器的寄生电容,输入、输出引线要尽量隔得远一些,最好用单层和叠绕线圈方法制作电感。