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技術專題
電源濾波選項
電源濾波選項
電源不需要應用濾波的應用很少。濾波器的類型及其在電路設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載電路產生不利影響。第二個問題是從整流器級的輸出中消除任何可能影響負載的紋波電壓。然而，通常需要輸入濾波以避免開關模式電路產生的噪聲通過電源傳導回開關電源中的輸入電源。
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品。
跨輸出負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行權衡。
電容器選擇時要考慮的一個因素是其等效串聯電阻，它將決定濾波器效率和響應時間，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點是在非常低的負載下，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量和占位面積。這種濾波器類型的缺點是它提供的電壓調節非常差，并且隨著負載的增加，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，以在電源與其負載之間形成橋接。正確設計的濾波器的一個關鍵特性是使電源電路的輸出與負載電路的阻抗匹配。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生的噪聲，起到低通濾波器的作用。它還可以防止負載引起的干擾被傳導回電源控制電路并影響其性能。如果電源具有嚴格的電壓調節要求并驅動大電流開關負載，則此功能非常重要。
但是，重要的是要注意，這不會阻止電源產生的噪聲傳導回輸入電源線。因此，需要認證的設備中的開關電源可能需要在電源輸入端進行額外的過濾，以實現合規性。
另一點需要注意的是，濾波器電路將減少傳導共模和差模干擾，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，或者更可能發生在開關電源中，它會產生可能影響其他設備或其負載的干擾。
從設計的角度來看，組件的選擇至關重要。例如，濾波器自諧振會產生重大問題；超出自諧振頻率工作的電容器會與電感器相互作用，從而產生影響性能的耦合振蕩。
穩壓器輸出濾波
電容器放置在穩壓器的輸出兩端以提供電壓穩定性。盡管如此，它們還具有降低高頻噪聲的額外優勢，這在開關模式電源中尤為普遍。這種噪聲的主要來源是脈寬調制控制信號，它會產生非常高頻的噪聲諧波，從而導致輻射和傳導干擾。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生大量噪聲。然而，它們也容易受到干擾。在某些設備中，如果管理不當，電源產生的噪聲會無意中影響電源本身。設計人員面臨的挑戰是確定濾波器要求、選擇最佳選項并在電路設計中找到最佳位置以結合濾波。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。