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共模濾波器實(shí)現(xiàn)相對簡單和直接的設(shè)計(jì)過程

電子設(shè)計(jì) ? 來源:eeweb ? 作者:Coilcraft ? 2021-05-27 04:47 ? 次閱讀
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共模濾波器的分量值的選擇不必是困難且令人困惑的過程。盡管可以容易地修改這種對準(zhǔn)以利用預(yù)定義的組件值,但是可以利用標(biāo)準(zhǔn)濾波器對準(zhǔn)的使用來實(shí)現(xiàn)相對簡單和直接的設(shè)計(jì)過程。

線路濾波器可防止在電子設(shè)備和AC線路之間傳導(dǎo)過多的噪聲;通常,重點(diǎn)是保護(hù)交流線路。圖1顯示了在AC線(通過阻抗匹配電路)和一個(gè)(有噪聲的)電源轉(zhuǎn)換器之間使用共模濾波器。共模噪聲的方向(兩條線路上同時(shí)出現(xiàn)的噪聲都稱為大地)來自負(fù)載并進(jìn)入濾波器,在此,兩條線路所共有的噪聲被充分衰減。這樣,交流線路中濾波器的最終共模輸出(通過阻抗匹配電路)就可以忽略不計(jì)了。

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共模濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)相同的差分濾波器的設(shè)計(jì),兩個(gè)極性線中的每一個(gè)對應(yīng)一個(gè),而每側(cè)的電感器由一個(gè)單芯耦合:

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對于差分輸入電流(從(A)到(B)到L1,從(B)到(A)到L2),在兩個(gè)電感器之間耦合的凈磁通量為零。

差分信號遇到的任何電感都是兩個(gè)扼流圈耦合不良的結(jié)果。它們作為獨(dú)立組件發(fā)揮作用,其漏感響應(yīng)于差分信號:漏感使差分信號衰減。

當(dāng)電感器L1和L2遇到相同的極性相同的信號(共模信號)時(shí),它們在共享磁芯中貢獻(xiàn)了凈的,非零的磁通;因此,電感器作為獨(dú)立的組件發(fā)揮作用,它們的互感響應(yīng)于公共信號:互感會衰減該公共信號。

一階過濾器

設(shè)計(jì)最簡單,最便宜的濾波器是一階濾波器。這種類型的濾波器使用單個(gè)電抗組件來存儲某些頻譜能量帶,而不會將該能量傳遞給負(fù)載。在低通共模濾波器的情況下,共模扼流圈是采用的電抗元件。

扼流圈所需的電感值僅是以歐姆為單位的負(fù)載除以弧度頻率,在該弧度頻率之上或高于該頻率,信號將被衰減。例如,以4000 Hz或更高的頻率衰減到50Ω負(fù)載將需要1.99 mH(50 /(2pi x 4000))電感。產(chǎn)生的共模濾波器配置如下:

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二階過濾器

二階濾波器使用兩個(gè)電抗分量,并且比一階濾波器具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):1)理想情況下,二階濾波器在截止點(diǎn)之后提供每倍頻程衰減12 dB(一階濾波器的四倍)和2)在高于電感器自諧振的頻率下提供更大的衰減。

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可以通過操縱濾波器的傳遞函數(shù)系數(shù)(分量值)來實(shí)現(xiàn)特定的阻尼系數(shù),從而計(jì)算出特定的濾波器對齊方式。

分步設(shè)計(jì)過程可以利用標(biāo)準(zhǔn)濾波器對齊方式,從而無需直接計(jì)算用于關(guān)鍵濾波的阻尼因子。線路濾波器具有其獨(dú)特的要求,但具有非關(guān)鍵特性,可以使用最小允許的阻尼系數(shù)輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)。

標(biāo)準(zhǔn)過濾器校準(zhǔn)假定理想的過濾器組件;這不一定成立,特別是在較高頻率下。有關(guān)共模濾波器電感器非理想特性的討論,請參見應(yīng)用筆記“共模濾波器電感分析”。

編輯:hfy

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