LC低通濾波器原理及設計方法
發布時間:2022-12-21 責任編輯:lina
【導讀】前麵提到過RC濾波器那麼自然而然就存在LC濾波器,在汽車的電子控製器中幾乎每個控製器都會用到LC濾波器,特別是在電源輸入的地方可以獲得更好的EMI效果。
一、LC低通濾波器
前麵提到過RC濾波器那麼自然而然就存在LC濾波器,在汽車的電子控製器中幾乎每個控製器都會用到LC濾波器,特別是在電源輸入的地方可以獲得更好的EMI效果。
在控製器中我們常用的LC濾波器如下圖所示,圖1為二階LC低通濾波,圖2為3階低通濾波,且都常見於開關電源部分,其中L和C的取值於電源的工作頻率有較強的關係:


二、實際應用計算
首先我們要知道LC低通濾波器的截止頻率(本文中取諧振頻率),我們以圖1為例:
![]()
LC電路發生諧振;
現以TI的LM5176為例(從隨機找的一顆芯片),用戶可以根據自己的芯片進行轉換。圖3為TI網站給出的一個典型的應用電路,但是通常情況下,如果直接按照datasheet中的典型電路去製作PCB,往往在EMC方麵會有問題。我們可以發現在手冊中推薦的典型電路中在電源輸入部分並沒有EMC相關的考慮。

現我們在A點插入我們前麵提到的LC低通濾波器(我們以二階為例),首先查看該電源的開關頻率,從手冊中得知,fsw範圍如下

所以我們通常在設計濾波器時會將截止頻率設置到175kHz以下。
三、設計方法
LC低通濾波器設計通常采用規一化定K型濾波器設計方法,定義以下變量:
fcut:待設計濾波器的截止頻率
fr:基準濾波器的截止頻率
Lr:為歸一化電感
Cr:為歸一化電容
Creal:為實際計算容值
Lreal:為實際計算電感值
通常為了獲得更好的抑製效果,我們會將截止頻率設置的盡量低,比如設置fcut=50kHz,這裏我們直接用mathcad進行計算。
終計算結果如下,根據實際的容值進行調整:
Lreal=3.1uH
Creal=3.1Uf
如下圖4、圖5對計算結果參數進行仿真在頻率為175kHz時濾波器可以衰減接近-20dB
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