- 多种开关电源输出滤波器技术逐步骤的设计过程解析

施加于输出时，的变化。

输出负载的瞬时变化。

转换器对于输出负载瞬时变化的近似响应时间。

转换器的交越频率。对于降压转换器而言，其值通常为对于升压或降压/升压转换器而言，它通常位于右半平面零点（RHPZ）约1/3位置处。

最简单的滤波器类型为RC滤波器，如图3中基于低电流ADP161x升压设计的输出端所连接的那样。该滤波器具有低成本优势，无需阻尼。但是，由于功耗的原因，它仅对极低输出电流转换器有用。本文假定陶瓷电容具有较低ESR。

图3. 在输出端添加RC滤波器的ADP161x低输出电流升压转换器设计

RC二级输出滤波器设计步骤

第1步：根据以下条件选择：假设的输出纹波近似值可以忽略其余滤波器；5 mV p-p至20 mV p-p就是一个很好的选择。随后可通过公式1计算得出。

第2步：R可以根据功耗选择。R必须远大于电容和这个滤波器才能起作用。这将输出电流的范围限制在50 mA以下。

第3步：随后可通过公式2至公式6计算得出。A、a、b和c是简化计算的中间值，没有实际意义。这些公式假定且每个电容的ESR较小。这些都是很好的假设，引入的误差很小。应等于或大于。可调节第1步中的纹波，使其成为可能。

对于较高电流电源而言，将pi滤波器中的电阻以如图4中的电感代替是有好处的。这种配置提供了极佳的纹波和开关噪声抑制能力，并具有较低的功耗。问题在于，我们现在引入了一个额外的储能电路，它可能产生谐振。这就有可能导致振荡，使电源不稳定。因此，设计该滤波器的第一步是如何选择阻尼滤波器。图4显示了三种可行的阻尼技术。添加具有额外成本和尺寸增加较少的优势。阻尼电阻的损耗通常很少（甚至没有），哪怕大电源情况下都很小。缺点是，它会降低电感的并联阻抗，从而大幅降低滤波器的有效性。第二种技术的优势是滤波器性能最大化。如果需要采用全陶瓷设计，则可以是与陶瓷电容串联的分立式电阻。否则需使用具有高ESR且物理尺寸较大的电容。这个额外的电容会大幅增加设计的成本和尺寸。阻尼技术3看上去具有极大的优势，因为阻尼电容添加至输出端，它可能对瞬态响应和输出纹波性能有所助益。然而，这种技术成本最高，因为所需电容数量极大。此外，输出端相对而言较多的电容会降低滤波器谐振频率，进而减少转换器可实现的带宽——因此不建议使用第3种技术。对于ADIsimPower设计工具来说，我们采用第1种技术，因为它成本较低，且在自动化设计步骤中相对来说较为容易实现。

图4. 采用输出滤波器并突出多种不同阻尼技术的ADP1621