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EMC/EMI/ESD设计

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DC/DC电源中的纹波抑制设计

导读: 开关电源以其体积小、效率高等优点在通信设备中得到了广泛应用。本文介绍了一种有效抑制纹波的实现方法。并用实验结果表明,采用文中的方案可对DC/DC电源的输出纹波进行有效的抑制,可以改善供电设备的稳定性。

  0 引言

 

  开关电源以其体积小、效率高等优点在通信设备中得到了广泛应用。但对于输出电压纹波要求较小的场合,传统开关电源设计的输出电压纹波较大,已不能达到设计要求。而通过采用本文的有源滤波器及其前端加入LC低通滤波器网络的方法,则能够对纹波进行有效抑制,从而达到设计所需要的指标。实验结果表明,该方法具有一定的理论与实际意义。

 

  1 有源滤波器原理

 

  有源滤波器的设计原理图如图1所示,图中采用了一个运算放大器、四个电阻和两个电容来构成有适当阻尼的二阶有源低通滤波器。

 

  

 

  利用理想运放的分析方法,求得该电路的频率特性函数为:

  

  一般情况下,根据二阶低通滤波器的频率特性函数为:

  

  通过上式可以求出该有源滤波器的一些参数,如自然角频率ωn阻尼系数ξ和闭环增益Avf等:

  

  由上面的公式可以推得二阶低通滤波器的幅频特性Avf(ω)和相频特性φf(ω)为:

  

  图2所示是其幅频特性与相频特性图。

 

  

 

  2 LC低通滤波器

 

  在实际应用中,有源低通滤波器由于受到运算放大器的增益和带宽限制,其工作在高频段的波形效果不太理想,而在有源低通滤波器的前端加入截止频率较高的LC低通滤波器,则可以达到比较理想的纹波抑制效果。其前端加入LC的滤波器原理图如图3所示。

 

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