開(kāi)關(guān)電源電路中拓?fù)潆姼械腟aber仿真輔助設(shè)計(jì)

一、（輸入輸出）濾波網(wǎng)絡(luò)在電路中的地位

濾波電感是紋波需要，只有當(dāng)濾波電感（增加LC濾波網(wǎng)絡(luò)）。

這意味著：

1、如果http://www.ex-cimer.com/article/227957.htm

其中，輸入電容Cin、輸出電容Cout都的拓?fù)湓试S的，甚至是拓?fù)浔仨毜摹?br>
同時(shí)，Cin、Cout也可以理解為拓?fù)浔旧淼?、自帶的濾波電路。

這里，虛線(xiàn)內(nèi)的濾波網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在是一個(gè)電容，也就是二端濾波網(wǎng)絡(luò)，但是它也可以是三端甚至四端網(wǎng)絡(luò)。

注意：圖中沒(méi)有任何電感，拓?fù)涞碾姼校ɑ蛘咦儔浩鳎┰谕負(fù)淠K內(nèi)沒(méi)有畫(huà)出來(lái)。三、輸出濾波網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于大多數(shù)電壓型拓?fù)涠?，輸出端總有一個(gè)電容Cout，而且這個(gè)電容就是濾波的意思。

一般情況下，我們總可以通過(guò)調(diào)整Cout的大小滿(mǎn)足任何需要的紋波要求。

然而在某些情況下，我們無(wú)法通過(guò)調(diào)整Cout的大小獲得需要的輸出紋波，比如：

1、滿(mǎn)足需要的紋波時(shí)，需要的Cout太大，成本和體積不允許。

2、在接近短路運(yùn)行時(shí)（比如電焊機(jī)或者點(diǎn)焊機(jī)），普通電容的電流指標(biāo)不能滿(mǎn)足要求。

3、某些應(yīng)用不允許太大的Cout存在，比如逆變系統(tǒng)，太大的Cout將導(dǎo)致控制的困難。

4、出于可靠性的考慮，在輸出端不使用電解電容。

5、高精度電源，由于電容ESR的存在，始終達(dá)不到要求的輸出紋波指標(biāo)。

怎么辦呢？

其實(shí)很簡(jiǎn)單：

1、找出能夠接受的電容

2、把這個(gè)電容一分為二

3、中間放一個(gè)適當(dāng)?shù)碾姼?br>
4、調(diào)整這個(gè)電感直到滿(mǎn)足輸出紋波的要求。

幾點(diǎn)說(shuō)明：

1、一般電源都是輸出有功功率，即阻性負(fù)載，這時(shí)我們直接取Co1 = Co2濾波效果最好。

2、即使負(fù)載有部分感性成分，因?yàn)橐话鉉o2都比較大，其容抗足以應(yīng)付較大的感性負(fù)載沖擊，一般不必考慮加大Co2.

3、容性負(fù)載（比如電解電源和充電電源）時(shí)，可考慮減小Co2（即突出Co1），大幅度減小也沒(méi)有關(guān)系。

4、電焊電源可以（應(yīng)該）取消Co2.

5、諧振負(fù)載（比如超聲波電源、感應(yīng)加熱電源）慎用此法。

6、濾波就是濾波，別和拓?fù)淅锩娴碾姼袛囋谝黄?，只有這樣才能達(dá)到最好的效果。

7、除特殊情況外，不建議使用兩極或多級(jí)LC濾波，在總電容量和總用銅用磁量相當(dāng)?shù)那闆r下，單級(jí)濾波紋波效果最好，也不會(huì)產(chǎn)生駐波干擾。四、設(shè)計(jì)舉例（典型）輸出濾波

將就上一貼的50KHz、100W（120W）反激電源為例，當(dāng)前紋波指標(biāo)為30mV.

現(xiàn)在要求達(dá)到2mV的紋波精度。

方法一：加大輸出濾波電容：

將現(xiàn)用濾波電容C2的2200uF增加15倍，即33mF，輸出紋波則對(duì)應(yīng)降低15倍（沒(méi)考慮ESR），即等于2mV.

如果覺(jué)得33mF25V的海量電解不好找，或者不合算，那么：

方法二：增加一級(jí)LC濾波：

當(dāng)Co1 = Co2 = 470uF時(shí)，配合一個(gè)5A 1.3uH的電感，輸出（與PWM同頻的）紋波即可下降到1.6mV以下?；蛘撸?br>
當(dāng)Co1 = Co2 = 330uF時(shí)，配合一個(gè)5A 2.2uH的電感，輸出紋波即可下降到2.0 mV左右?？梢?jiàn)，即使增加一點(diǎn)點(diǎn)LC濾波。對(duì)輸出紋波、成本、體積的改善都是非常顯著的。

再來(lái)看這個(gè)濾波電感的工況：

電流的直流成分5.0A，交流成分0.1A左右，大約只占2%.

也就是說(shuō)，這個(gè)電感基本上就是個(gè)直流偏電感，交流成分甚微。這意味著可以不必使用高級(jí)材料，也不考慮集膚效應(yīng)，用普通鐵粉芯磁環(huán)單股繞制即可。

下面是這個(gè)電感的設(shè)計(jì)參數(shù)：

小結(jié)

在輸出端增加LC濾波網(wǎng)絡(luò)是很簡(jiǎn)單的事情，只要將濾波電容一分為二、（隨便）插入一個(gè)電感就能使（不插入電感等效于原電路）濾波效果顯著提升，而且效果總是比單電容濾波效果好。因此：

1、工程師應(yīng)該隨時(shí)想到：“我那個(gè)濾波電容是不是應(yīng)該分成二個(gè)，中間插個(gè)小工字？”而且不用算，肯定比單電容好。

2、此法在同等情況下提高濾波效果，或者在同等濾波效果下降低成本、縮小體積，甚至縮小PCB面積。

3、既然不增加成本（甚至降低成本）就能夠?qū)崿F(xiàn)，因此在拓?fù)淅锩妫ǖ碾姼猩匣蛘呖刂颇Ｊ缴希┤ゴ蛑饕鉁p少紋波就是一件既費(fèi)力又不討好的事情，什么“某某拓?fù)?、某某模式紋波大”的問(wèn)題也不再應(yīng)是問(wèn)題。