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[稳压电源]阻尼输入滤波系列 一

2022-11-02 07:54:24      点击:
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开关调节器通常优于线性调节器,因为它们更高效,而开关拓扑结构则十分依赖输入滤波器。

这种电路元件与电源的典型负动态阻抗相结合,可以诱发振荡问题。

本文将阐述如何避免此类问题的出现。

一般而言,所有的电源都在一个给定输入范围保持其效率。

因此,输入功率或多或少地与输入电压水平保持恒定。

图3.1显示的是一个开关电源的特征。

随着电压的下降,电流不断上升。

负输入阻抗

电压-电流线呈现出一定的斜率,其从本质上定义了电源的动态阻抗。

这根线的斜率等于负输入电压除以输入电流。

也就是说,由Pin=V•I,可以得出V=Pin/I;并由此可得dV/dI=–Pin/I2或dV/dI≈–V/I。

该近似值有些过于简单,因为控制环路影响了输入阻抗的频率响应。

但是很多时候,当涉及电流模式控制时这种简单近似值就已足够了。

为什么需要输入滤波器

开关调节器输入电流为非连续电流,并且在输入电流得不到滤波的情况下其会中断系统的运行。

大多数电源系统都集成了一个如图3.2所示类型的滤波器。

电容为功率级的开关电流提供了一个低阻抗,而电感则为电容上的纹波电压提供了一个高阻抗。

该滤波器的高阻抗使流入源极的开关电流最小化。

在低频率时,该滤波器的源极阻抗等于电感阻抗。

在您升高频率的同时,电感阻抗也随之增加。

在极高频率时,输出电容分流阻抗。

在中间频率时,电感和电容实质上就形成了一种并联谐振电路,从而使电源阻抗变高,呈现出较高的电阻。

大多数情况下,峰值电源阻抗可以通过首先确定滤波器(Zo)的特性阻抗来估算得出,而滤波器特性阻抗等于电感除以电容所得值的平方根。

这就是谐振下电感或者电容的阻抗。

接下来,对电容的等效串联电阻(ESR)和电感的电阻求和。

这样便得到电路的Q值。

峰值电源阻抗大约等于Zo乘以电路的Q值。