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DC/DC電源中的紋波抑制設計

作者: 時(shí)間:2011-10-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
開(kāi)關(guān)以其體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)在通信設備中得到了廣泛應用。但對于輸出電壓紋波要求較小的場(chǎng)合,傳統開(kāi)關(guān)設計的輸出電壓紋波較大,已不能達到設計要求。而通過(guò)采用本文的有源濾波器及其前端加入LC低通濾波器網(wǎng)絡(luò )的方法,則能夠對紋波進(jìn)行有效抑制,從而達到設計所需要的指標。實(shí)驗結果表明,該方法具有一定的理論與實(shí)際意義。

  1 有源濾波器原理

  有源濾波器的設計原理圖如圖1所示,圖中采用了一個(gè)運算放大器、四個(gè)電阻和兩個(gè)電容來(lái)構成有適當阻尼的二階有源低通濾波器。

  

a.JPG

  利用理想運放的分析方法,求得該電路的頻率特性函數為:

  

b.JPG

  一般情況下,根據二階低通濾波器的頻率特性函數為:

  

c.JPG

  通過(guò)上式可以求出該有源濾波器的一些參數,如自然角頻率ωn阻尼系數ξ和閉環(huán)增益Avf等:

  

d.JPG

  由上面的公式可以推得二階低通濾波器的幅頻特性Avf(ω)和相頻特性φf(shuō)(ω)為:

  

e.JPG
圖2所示是其幅頻特性與相頻特性圖。

  

f.JPG

  2 LC低通濾波器

  在實(shí)際應用中,有源低通濾波器由于受到運算放大器的增益和帶寬限制,其工作在高頻段的波形效果不太理想,而在有源低通濾波器的前端加入截止頻率較高的LC低通濾波器,則可以達到比較理想的效果。其前端加入LC的濾波器原理圖如圖3所示。

  3 實(shí)驗結果及其波形

  在有輸出紋波的波形中,圖4給出了未使用有源濾波網(wǎng)絡(luò )的輸出電壓紋波圖,而圖5所示則是使用有源濾波網(wǎng)絡(luò )后的輸出電壓紋波圖。

  

g.JPG

  4 結束語(yǔ)

  通過(guò)對比可以看出,采用本文的有源濾波網(wǎng)絡(luò )及在其前端加入LC低通濾波電路,可以有效的濾除電壓紋波,達到方案中所要求的技術(shù)指標,同時(shí),供電設備的工作穩定性也可得到可靠保證。



關(guān)鍵詞: DC/DC 電源 紋波抑制

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