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電源濾波選項(xiàng)
電源濾波選項(xiàng)
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(jì)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(duì)電源本身或負(fù)載電路產(chǎn)生不利影響。第二個(gè)問題是從整流器級(jí)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(jiǎn)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(diǎn)提供的最大電流以及可接受的殘余紋波電壓幅度來計(jì)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(jì)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(shí)要考慮的一個(gè)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(shí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(shí)，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(jì)的濾波器的一個(gè)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(dòng)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(huì)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(shí)現(xiàn)合規(guī)性。
另一點(diǎn)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(huì)解決對(duì)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(huì)產(chǎn)生可能影響其他設(shè)備或其負(fù)載的干擾。
從設(shè)計(jì)的角度來看，組件的選擇至關(guān)重要。例如，濾波器自諧振會(huì)產(chǎn)生重大問題；超出自諧振頻率工作的電容器會(huì)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(shì)，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(hào)，它會(huì)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(duì)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(bǔ)充一個(gè)電感，以提供阻尼。
概括
電源會(huì)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(huì)無意中影響電源本身。設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是確定濾波器要求、選擇最佳選項(xiàng)并在電路設(shè)計(jì)中找到最佳位置以結(jié)合濾波。他們必須做到這一點(diǎn)，同時(shí)平衡組件占用空間限制、成本和交貨時(shí)間等約束條件。