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技術(shù)專題
電源濾波選項
電源濾波選項
電源不需要應(yīng)用濾波的應(yīng)用很少。濾波器的類型及其在電路設(shè)計中的位置取決于許多因素。最常見的類型是輸入濾波，位于任何外部電源和電源控制電路之間。或者，將濾波器放置在負(fù)載兩端的輸出端可能更有效。
基本電源的主要問題之一是防止輸入電源上的噪聲和電壓尖峰對電源本身或負(fù)載電路產(chǎn)生不利影響。第二個問題是從整流器級的輸出中消除任何可能影響負(fù)載的紋波電壓。然而，通常需要輸入濾波以避免開關(guān)模式電路產(chǎn)生的噪聲通過電源傳導(dǎo)回開關(guān)電源中的輸入電源。
波紋過濾
任何整流器的輸出都將包含輸出上的紋波電壓元素，作為整流過程的固有副產(chǎn)品。
跨輸出負(fù)載放置的高值電容器可為整流電源線提供簡單但有效的紋波濾波。電容器值是根據(jù)紋波頻率、電容器在最小輸出電壓點提供的最大電流以及可接受的殘余紋波電壓幅度來計算的。電容越大，殘余紋波越小。理論上，無限大的電容將消除任何紋波電壓。在這里，設(shè)計人員需要在電容器成本和尺寸與可接受的殘余紋波電壓之間進(jìn)行權(quán)衡。
電容器選擇時要考慮的一個因素是其等效串聯(lián)電阻，它將決定濾波器效率和響應(yīng)時間，影響熱管理并可能影響高頻紋波的性能。
這種基本濾波器的主要優(yōu)點是在非常低的負(fù)載下，輸出電壓將非常接近峰值輸入電壓。這種濾波器類型還將為使用半波整流器實現(xiàn)的電源提供合理有效的解決方案，以最大限度地減少組件數(shù)量和占位面積。這種濾波器類型的缺點是它提供的電壓調(diào)節(jié)非常差，并且隨著負(fù)載的增加，其降低紋波的性能將顯著降低。
輸出噪聲過濾
在考慮電磁干擾等噪聲時，濾波器放置和元件選擇等因素至關(guān)重要。
典型的無源濾波器電路將包括電容器、電感器和電阻器，以在電源與其負(fù)載之間形成橋接。正確設(shè)計的濾波器的一個關(guān)鍵特性是使電源電路的輸出與負(fù)載電路的阻抗匹配。匹配越好，任何電磁干擾的衰減就越有效。因此，濾波器電路可以消除來自輸入電源線的噪聲和電源電路本身產(chǎn)生的噪聲，起到低通濾波器的作用。它還可以防止負(fù)載引起的干擾被傳導(dǎo)回電源控制電路并影響其性能。如果電源具有嚴(yán)格的電壓調(diào)節(jié)要求并驅(qū)動大電流開關(guān)負(fù)載，則此功能非常重要。
但是，重要的是要注意，這不會阻止電源產(chǎn)生的噪聲傳導(dǎo)回輸入電源線。因此，需要認(rèn)證的設(shè)備中的開關(guān)電源可能需要在電源輸入端進(jìn)行額外的過濾，以實現(xiàn)合規(guī)性。
另一點需要注意的是，濾波器電路將減少傳導(dǎo)共模和差模干擾，但不會解決對輻射電磁干擾影響的敏感性。因此，需要采用屏蔽技術(shù)和接地措施。特別是如果電源容易受到干擾中斷，或者更可能發(fā)生在開關(guān)電源中，它會產(chǎn)生可能影響其他設(shè)備或其負(fù)載的干擾。
從設(shè)計的角度來看，組件的選擇至關(guān)重要。例如，濾波器自諧振會產(chǎn)生重大問題；超出自諧振頻率工作的電容器會與電感器相互作用，從而產(chǎn)生影響性能的耦合振蕩。
穩(wěn)壓器輸出濾波
電容器放置在穩(wěn)壓器的輸出兩端以提供電壓穩(wěn)定性。盡管如此，它們還具有降低高頻噪聲的額外優(yōu)勢，這在開關(guān)模式電源中尤為普遍。這種噪聲的主要來源是脈寬調(diào)制控制信號，它會產(chǎn)生非常高頻的噪聲諧波，從而導(dǎo)致輻射和傳導(dǎo)干擾。在電源具有大輸出電流的情況下，或者對于電容器沒有足夠高的自諧振頻率的其他情況，可以在開關(guān)組件 MOSFETS 的輸出端為電容器補充一個電感，以提供阻尼。
概括
電源會以電壓紋波和干擾的形式產(chǎn)生大量噪聲。然而，它們也容易受到干擾。在某些設(shè)備中，如果管理不當(dāng)，電源產(chǎn)生的噪聲會無意中影響電源本身。設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是確定濾波器要求、選擇最佳選項并在電路設(shè)計中找到最佳位置以結(jié)合濾波。他們必須做到這一點，同時平衡組件占用空間限制、成本和交貨時間等約束條件。