某伺服PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中低通功率濾波電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

如圖3所示，功率設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)計(jì)算在開關(guān)頻率下最大紋波和電源電壓比值，并轉(zhuǎn)換成dB衰減比，然后根據(jù)開關(guān)頻率和截止頻率的數(shù)值，計(jì)算出濾波電路級(jí)數(shù)的推薦值，并采取四舍五入的方法求整N(recommended)。緊接著計(jì)算匹配網(wǎng)絡(luò)(Matching Network)的相關(guān)數(shù)值，目的是使濾波電路輸出端原來的電抗性負(fù)載現(xiàn)轉(zhuǎn)換為阻性負(fù)載。圖3提供了3種濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的參數(shù)值，分別是雙電容濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、單端接地濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分割電感濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖4所示，該設(shè)計(jì)采用的是分割電感濾波電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

如圖5所示，由于實(shí)際所使用的電容類型不同可以導(dǎo)致寄生參數(shù)有所不同，可能會(huì)影響到濾波電路的輸出響應(yīng)，所以必須根據(jù)實(shí)際使用的電容類型，設(shè)置相應(yīng)精確的寄生參數(shù)值，圖5中寄生參數(shù)值采用的是默認(rèn)塑料電容參考值。

3 PWM功率濾波電路性能分析
當(dāng)所有PWM功率濾波電路參數(shù)設(shè)置合理后，軟件根據(jù)先前所設(shè)置的信號(hào)頻率范圍進(jìn)行頻率掃描，其結(jié)果可提供進(jìn)一步的性能分析。
如圖6所示，圖6(a)是Fmax設(shè)置為1 kHz的頻率掃描圖像，該濾波大約在0．72 kHz處出現(xiàn)尖峰，這是由于設(shè)置了匹配網(wǎng)絡(luò)而造成的，若取消匹配網(wǎng)絡(luò)則峰值消失，但濾波電路的終端需為純阻性負(fù)載，否則濾波電路的輸出響應(yīng)不再是常數(shù)。圖 6(b)是當(dāng)Fmax重新設(shè)置為1．5 kHz的頻率掃描圖像。圖6(c)是l．5 kHz取消匹配網(wǎng)絡(luò)的濾波衰減波特圖，此時(shí)雖無峰值，然而由于負(fù)載呈電抗性，1 kHz的衰減值已不是常數(shù)。