開關(guān)電源直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1、開關(guān)電源直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時(shí)間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對(duì)所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫(kù)仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte摘要：介紹了基于二端口網(wǎng)絡(luò)理論的開關(guān)電源直流EMI濾波器設(shè)計(jì)的一般原理和方法。該原理適合于任何濾波器的設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良

2、好的濾波效果。關(guān)鍵詞：EMI濾波器；輸入導(dǎo)納；輸出阻抗0 引言 電子技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)電子儀器和設(shè)備提出了更高的要求：性能上，更加安全可靠；功能上，不斷增加；使用上，自動(dòng)化程度越來(lái)越高；體積上，要日趨小型化。這使得具有眾多優(yōu)點(diǎn)的開關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信、航天、彩色電視等方面得到了日益廣泛的應(yīng)用。但是，在開關(guān)穩(wěn)壓電源中，開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，其交變電壓和電流會(huì)通過(guò)電路的元器件產(chǎn)生很強(qiáng)的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾嚴(yán)重地污染了市電電網(wǎng)，影響了鄰近電子儀器及設(shè)備的正常工作；同時(shí)，由于這一缺點(diǎn)，使得開關(guān)電源無(wú)法應(yīng)用于一些精密的電子儀器中，因此，盡量降低開關(guān)電源的電磁干擾，提高其使用范圍，是從事開關(guān)電源設(shè)

3、計(jì)必須考慮的問(wèn)題。 本文應(yīng)用了二端口網(wǎng)絡(luò)的原理，對(duì)開關(guān)電源中直流EMI濾波器進(jìn)行了分析，給出了直流EMI濾波器設(shè)計(jì)的一般方法及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法。1 基于二端口網(wǎng)絡(luò)直流EMI濾波器的設(shè)計(jì) 目前廣泛使用的開關(guān)電源，無(wú)論單橋式、推挽式、半橋式、全橋式都可以歸納為圖1所示的形式（以單相為例）。圖1 開關(guān)電源的一般性原理圖 由圖1可以看出，通過(guò)對(duì)直流EMI濾波器的配置，可以改變電路的等效阻抗，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的濾波效果。 直流EMI濾波器雙端口網(wǎng)絡(luò)模型如圖2所示。其混合參數(shù)方程為（1）式中：g11為輸入導(dǎo)納； g22為輸出阻抗； g12為反向電流增益； g21為正向電壓增益。圖2 直流EMI濾波器雙端口網(wǎng)

4、絡(luò)模型 由式（1）可以等效出如圖3所示的原理圖。圖3 直流EMI濾波器等效原理圖 直流EMI濾波器設(shè)計(jì)必須滿足以下幾項(xiàng)要求： 1）要保證濾波器在濾波的同時(shí)，不影響電源的帶負(fù)荷能力； 2）對(duì)于輸入的直流分量，要求濾波器盡量不造成衰減； 3）對(duì)于諧波分量，濾波器要有良好的濾波效果。 結(jié)合混合參數(shù)方程及等效原理圖,由要求1）知，濾波器的輸入導(dǎo)納和輸出阻抗要盡可能小，即g11=g22=0 由要求2）知，低頻時(shí)，反向電流增益g12和正向電壓增益g21設(shè)計(jì)值要盡量為1，而輸入導(dǎo)納和輸出阻抗要盡可能小,也即g12=g21=1，g11=g22=0； 由要求3）知，高頻時(shí)，g11，g12，g21，g22都要盡可

5、能地小。 以上的分析結(jié)論就是直流EMI濾波器設(shè)計(jì)的一般方法及濾波效果的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。2 實(shí)例分析 LC濾波器和四階直流線路濾波器是工程實(shí)際中常用的濾波器,下面就以上面的結(jié)論分析其濾波效果。圖4為L(zhǎng)C濾波器原理圖。圖4 LC濾波器原理圖 其混合參數(shù)方程為（2） 對(duì)于直流分量，由于f趨向于0，對(duì)應(yīng)有=2f趨向于0；顯然g11=g22=0；g12=g21=1。 對(duì)于諧波分量， |g11|=；|g12|=|g21|；|g22|=。 考慮到當(dāng)L10時(shí)，顯然有g(shù)11=g12=g21=g22=0。分析系統(tǒng)的輸入導(dǎo)納和輸出阻抗，要保證輸入導(dǎo)納g11趨向于0，必然使得L取值很大；要保證輸出阻抗g22趨向于0，必然使得C取值同樣很大，這給工程實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了局限性，這也正是LC濾波器的缺點(diǎn)。 在工程實(shí)際中廣泛應(yīng)用的四階直流線路濾波器其原理圖如圖5所示。圖5 四階直流線路濾波器