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LC低通濾波器原理及設(shè)計(jì)方法

發(fā)布時(shí)間:2022-12-21 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】前面提到過RC濾波器那么自然而然就存在LC濾波器,在汽車的電子控制器中幾乎每個(gè)控制器都會(huì)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


前面提到過RC濾波器那么自然而然就存在LC濾波器,在汽車的電子控制器中幾乎每個(gè)控制器都會(huì)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。


在控制器中我們常用的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,且都常見于開關(guān)電源部分,其中L和C的取值于電源的工作頻率有較強(qiáng)的關(guān)系:


 LC低通濾波器原理及設(shè)計(jì)方法


  LC低通濾波器原理及設(shè)計(jì)方法


二、實(shí)際應(yīng)用計(jì)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低通濾波器原理及設(shè)計(jì)方法


LC電路發(fā)生諧振;


現(xiàn)以TI的LM5176為例(從隨機(jī)找的一顆芯片),用戶可以根據(jù)自己的芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖3為TI網(wǎng)站給出的一個(gè)典型的應(yīng)用電路,但是通常情況下,如果直接按照datasheet中的典型電路去制作PCB,往往在EMC方面會(huì)有問題。我們可以發(fā)現(xiàn)在手冊(cè)中推薦的典型電路中在電源輸入部分并沒有EMC相關(guān)的考慮。


 LC低通濾波器原理及設(shè)計(jì)方法


現(xiàn)我們?cè)贏點(diǎn)插入我們前面提到的LC低通濾波器(我們以二階為例),首先查看該電源的開關(guān)頻率,從手冊(cè)中得知,fsw范圍如下


LC低通濾波器原理及設(shè)計(jì)方法


所以我們通常在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)會(huì)將截止頻率設(shè)置到175kHz以下。


三、設(shè)計(jì)方法


LC低通濾波器設(shè)計(jì)通常采用規(guī)一化定K型濾波器設(shè)計(jì)方法,定義以下變量:


fcut:待設(shè)計(jì)濾波器的截止頻率

fr:基準(zhǔn)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(shí)際計(jì)算容值

Lreal:為實(shí)際計(jì)算電感值


通常為了獲得更好的抑制效果,我們會(huì)將截止頻率設(shè)置的盡量低,比如設(shè)置fcut=50kHz,這里我們直接用mathcad進(jìn)行計(jì)算。


終計(jì)算結(jié)果如下,根據(jù)實(shí)際的容值進(jìn)行調(diào)整:


Lreal=3.1uH

Creal=3.1Uf


如下圖4、圖5對(duì)計(jì)算結(jié)果參數(shù)進(jìn)行仿真在頻率為175kHz時(shí)濾波器可以衰減接近-20dB


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