【導讀】開關模式電源轉換器的輸入和輸出通常會加電感電容濾波器以減少反射紋波電流和輸出噪聲，同時滿足EMC的de輻fu射she和he敏min感gan性xing限xian製zhi。轉zhuan換huan器qi製zhi造zao商shang有you時shi會hui指zhi定ding推tui薦jian濾lv波bo電dian感gan值zhi
，但dan是shi在zai整zheng個ge頻pin率lv範fan圍wei內nei由you不bu同tong元yuan器qi件jian供gong貨huo商shang提ti供gong的de相xiang同tong標biao稱cheng性xing能neng的de部bu件jian可ke能neng會hui有you很hen大da的de性xing能neng差cha異yi，從cong而er導dao致zhi結jie果guo不bu佳jia並bing且qie增zeng加jia傳chuan導dao和he輻fu射she幹gan擾rao。本ben文wen將jiang探tan討tao電dian感gan性xing能neng的de不bu同tong變bian化hua。

現如今大多數電源轉換器包括所有隔離式DC/DC轉換器都屬於“開關模式”
，這種模式下
，外部DC電壓在高頻時被“斬波”後轉為AC供應給內部隔離變壓器。變壓器的AC輸出由占空比控製調節整流後回到DC
，整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)既(ji)高(gao)效(xiao)損(sun)耗(hao)又(you)低(di)。缺(que)點(dian)是(shi)開(kai)關(guan)過(guo)程(cheng)中(zhong)在(zai)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)上(shang)會(hui)產(chan)生(sheng)高(gao)頻(pin)紋(wen)波(bo)以(yi)及(ji)傳(chuan)導(dao)和(he)輻(fu)射(she)噪(zao)聲(sheng)尖(jian)峰(feng)，這(zhe)些(xie)都(dou)會(hui)幹(gan)擾(rao)其(qi)它(ta)設(she)備(bei)。有(you)一(yi)種(zhong)趨(qu)勢(shi)是(shi)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)以(yi)更(geng)高(gao)的(de)頻(pin)率(lv)和(he)更(geng)快(kuai)的(de)轉(zhuan)換(huan)速(su)率(lv)運(yun)行(xing)以(yi)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)，但(dan)由(you)此(ci)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)頻(pin)譜(pu)要(yao)寬(kuan)得(de)多(duo)。 

LC濾波器可降低輸出噪聲 

任何商用電源轉換器都有基本濾波將紋波和噪聲降低成約DC輸出的1%的典型峰峰值。通常這是可以接受的，但是如果應用比較敏感則需要較低的級別，而簡單的解決方法是添加一個外部LC濾波器（圖1）。 

圖1：外部LC濾波器可降低開關模式電源的輸出紋波和噪聲

理論上電感阻抗在DC時為零，電容阻抗則為無窮大，因此所需的DC不會受到影響。但是隨著頻率增加
，電感阻抗ZL增大同時電容器阻抗ZC減小，從而產生越來越大的“分壓器”效應。可以選擇濾波器角頻率來降低轉換器開關頻率紋波，但噪聲尖峰是由高達數十MHz的頻譜組成， 因此對噪聲尖峰的衰減就比較難預測。 

原因是在某些頻率下，當ZL和ZC的值相等時LC網絡產生“諧振”，噪zao聲sheng被bei放fang大da而er不bu是shi減jian少shao，盡jin管guan這zhe種zhong影ying響xiang會hui被bei負fu載zai電dian阻zu阻zu尼ni。以yi上shang諧xie振zhen
，仍reng有you一yi些xie噪zao聲sheng衰shuai減jian，但dan其qi他ta寄ji生sheng效xiao應ying開kai始shi出chu現xian。例li如ru
，電dian感gan器qi的de自zi電dian容rong會hui產chan生sheng另ling一yi種zhong頻pin率lv高gao得de多duo的de共gong振zhen。這zhe個ge電dian容rong也ye比bi較jiao容rong易yi讓rang噪zao聲sheng繞rao過guo電dian感gan。高gao頻pin的de時shi候hou因yin為wei“集膚效應”的關係，電感的磁芯損耗增加，電感器線的交流電阻也增加
，電容的阻抗相對於等效串聯電阻(ESR)變小，電容開始扮演電阻的角色。電容的等效串聯電感（ESL）也有高頻效應。如果LC濾波器的等效電路包括這些寄生組件，就會比較接近圖2。 

圖2：具有寄生組件的外部濾波器

電感的寄生效應改變噪聲衰減性能 

針對電路中涉及頻率的磁芯損耗的影響

，采用LLOSS 1 ，2以及 RLOSS 1 
， 2是一種簡單的建模方式；不同的LLOSS值會產生不同的阻抗，從而使不同的電阻組件RLOSS 1和2在不同的頻率產生影響。增加更多的LLOSS/RLOSS網絡能讓模型更加精確
，但是很難參考電感的規格書來計算分量值，因此如果要一個完整的電感和磁芯模型可通過經驗得到數值。圖3顯示了帶有和不帶有LLOSS/RLOSS網絡的濾波器衰減模擬圖，其中包括L和C及其寄生分量的假定值，顯示磁芯損耗對噪聲的高頻衰減有很大影響
，在10MHz時相差了20 dB。不幸的是，磁芯損耗並沒有出現在典型的電感器規格書中
，並且可能變化很大。 

圖3：有無磁芯損耗的LC濾波器衰減對比圖

輸入EMC濾波器組件選擇 

在選擇DC/DC轉換器輸入的EMC濾波器的商用電感時（圖4）
，電感製造商的規格書通常隻提供電感

、DC電(dian)阻(zu)以(yi)及(ji)個(ge)別(bie)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)的(de)信(xin)息(xi)。盡(jin)管(guan)這(zhe)可(ke)以(yi)使(shi)反(fan)射(she)的(de)輸(shu)入(ru)紋(wen)波(bo)衰(shuai)減(jian)一(yi)定(ding)的(de)量(liang)，但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)數(shu)據(ju)來(lai)定(ding)義(yi)寄(ji)生(sheng)分(fen)量(liang)就(jiu)很(hen)難(nan)預(yu)測(ce)噪(zao)聲(sheng)尖(jian)峰(feng)及(ji)頻(pin)譜(pu)衰(shuai)減(jian)。從(cong)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)分(fen)析(xi)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，高(gao)頻(pin)效(xiao)應(ying)（例如磁芯損耗）huizaiciduizaoshengshuaijianchanshengjidadeyingxiang。dianganzhizaoshangbuhuitigongxiangguanxinxishikeyilijiede，yinweibianshuduole。liru
，cixinsunhaobudanqujueyuboxingjiaoliufenliangdefudujixingzhuang
，yequjueyupinlv、DC電流偏置以及溫度。 

圖4：典型的DC/DC轉換器輸入EMC濾波器

因此很難選到理想的電感

，在最壞的情況下可能會導致傳導和輻射噪聲水平超過操作或法定規定。甚至可能到最終產品進行獨立EMC測試時才知道答案，但是此時做任何的變動都會造成極高的成本。 

如果有合適的測試設備

，例如有天線和EMCshikeyong，zekeyizaidianluzhongchangshilaizibutonggongyingshangdejuyouxiangtongbiaotiedingzhidedianganyangpin
，yijianzhashijijieguo。dadianganzhisihubucuodanhuijiangdixiezhenpinlv，tijijiaoxiaodeyuanqijiankenengjuyoujiaogaodeDC電dian阻zu進jin而er導dao致zhi電dian壓ya下xia降jiang，具ju體ti取qu決jue於yu轉zhuan換huan器qi的de負fu載zai和he功gong率lv消xiao耗hao。大da電dian感gan還hai具ju有you較jiao大da的de自zi電dian容rong，因yin此ci減jian少shao了le高gao頻pin衰shuai減jian。最zui後hou要yao考kao慮lv的de是shi大da電dian感gan本ben身shen會hui在zai承cheng受shou負fu載zai電dian流liu階jie躍yue時shi引yin起qi電dian壓ya尖jian峰feng。小xiao電dian感gan搭da配pei大da電dian容rong也ye是shi選xuan擇ze之zhi一yi，但dan是shi如ru果guo考kao慮lv到dao成cheng本ben和he尺chi寸cun的de問wen題ti而er使shi用yong電dian解jie類lei型xing，它ta將jiang不bu會hui有you很hen好hao的de高gao頻pin特te性xing。其qi他ta類lei型xing的de，如ru陶tao瓷ci，在zai高gao頻pin方fang麵mian很hen好hao，但dan對dui於yu高gao電dian容rong值zhi來lai說shuo
，價jia格ge昂ang貴gui且qie體ti積ji大da。 

正確的L和C組合會受到成本
、尺寸和性能等因素影響。當選擇電感時，市場上就有了一個混亂的類型選擇。包括鐵氧體

、鐵粉芯，一些特殊的選擇例如多晶磁芯，然後有鼓形、環形和E型磁芯，以及也會影響性能的通孔或SMD安裝選擇。買家也會發現似乎相同電感規格和額定電流的器件，價格卻大不相同。 

所(suo)提(ti)供(gong)的(de)每(mei)個(ge)電(dian)感(gan)器(qi)適(shi)合(he)特(te)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)的(de)損(sun)耗(hao)最(zui)低(di)但(dan)材(cai)料(liao)比(bi)鐵(tie)粉(fen)昂(ang)貴(gui)。鐵(tie)粉(fen)對(dui)過(guo)電(dian)流(liu)的(de)耐(nai)受(shou)性(xing)也(ye)更(geng)高(gao)，比(bi)鐵(tie)氧(yang)體(ti)更(geng)能(neng)保(bao)持(chi)電(dian)感(gan)。“環形”或環形磁芯的磁場泄漏較小，但比鼓形或“線軸”磁芯更難纏繞和端接。因此設計、生產、EMC
、采購和製程工程師都需要參與共同選擇最佳解決方案。 

首選經轉換器製造商驗證的解決方案 

作為AC/DC和DC/DC轉換器製造商的RECOM了解選擇合適電感器的困難，因此提供了一係列可與大多數功率轉換器匹配的高性價比電感和推薦電容，而這些器件通過了他們的EMC室的傳導和輻射噪聲測試。客戶可以利用經驗證的一站式降噪解決方案的優勢，節省時間、金錢，並有可能更快地進入市場。 

參考文獻 

[1] RECOM: www.recom-power.com

[2] Modelling ferrite core losses: http://ridleyengineering.com/design-center-ridley-engineering/39-magnetics/185-a03-modeling-ferrite-core-losses.html 

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