阻尼输入滤波系列 一
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。
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