图8 多级输入滤波器
根据各方框阻抗,可计算出输出阻抗和传递函数。
图9和图10是二阶阻尼滤波器、串联阻尼滤波器和无阻尼滤波器输出阻抗、传递函数之间的比较。
图9 串联阻尼滤波器和二阶阻尼滤波器输出阻抗
图10 串联阻尼滤波器和二阶阻尼滤波器传递函数
二阶滤波器优化如下:滤波器的输出阻抗峰值衰减80dB,输出阻抗峰值小于2Ω。
开关电源抑制频率低于反馈控制环交点频率的噪声,输入滤波器应能抑制高频信号。输入滤波器谐振频率必须小于反馈控制环带宽的十分之一,才能更好地进行前向滤波。
电容和电感的选择
正确选择电容和电感是影响滤波器性能的重要方面。选择低ESL、低ESR的高频衰减电容器输出纹波低。大多数普通电容器为铝电解电容器。
输出电容应该分成许多不同的小电容且并联在一起,电容的总值不变,这样具有低ESL、低ESR特性。选择的电感要能尽量减少滤波器的寄生电容,输入、输出引线要尽量隔得远一些,最好用单层和叠绕线圈方法制作电感。
滤波器的输出阻抗可根据三个并联的方框阻抗来计算:
(4)
传递函数为
(5)
此处,Zeq2.3为Z2和Z3并联值。传递函数上有一个零点和三个极点,零点和第一个极点非常接近地位于频率ω≈1/RdCd处,另两个主极点落在谐振频率处。近似计算中,零点和第一个极点可以忽略不计,则此公式近似表达了一个二阶滤波器(当频率大于ω≈1/RdCd时,(1+RdCds)≈RdCds))。
(6)
并联阻尼滤波器的近似计算公式和无阻尼滤波器的传递函数相同,唯一区别是阻尼因子ζ的计算要加上电阻Rd。
图5和图6分别为并联阻尼滤波器的输出阻抗和传递函数。
图5 并联阻尼滤波器输出阻抗
图6 并联阻尼滤波器传递函数
,卫星电源DC/DC模块输入滤波器的设计