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共模滤波器实现相对简单和直接的设计过程

电子设计 来源:eeweb 作者:Coilcraft 2021-05-27 04:47 次阅读
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共模滤波器的分量值的选择不必是困难且令人困惑的过程。尽管可以容易地修改这种对准以利用预定义的组件值,但是可以利用标准滤波器对准的使用来实现相对简单和直接的设计过程。

线路滤波器可防止在电子设备和AC线路之间传导过多的噪声;通常,重点是保护交流线路。图1显示了在AC线(通过阻抗匹配电路)和一个(有噪声的)电源转换器之间使用共模滤波器。共模噪声的方向(两条线路上同时出现的噪声都称为大地)来自负载并进入滤波器,在此,两条线路所共有的噪声被充分衰减。这样,交流线路中滤波器的最终共模输出(通过阻抗匹配电路)就可以忽略不计了。

pIYBAGCvMT-AACLEAAAptIAaZlw416.png

共模滤波器的设计实质上是两个相同的差分滤波器的设计,两个极性线中的每一个对应一个,而每侧的电感器由一个单芯耦合:

o4YBAGCvMUmAbunZAAAx00rYtlY916.png

对于差分输入电流(从(A)到(B)到L1,从(B)到(A)到L2),在两个电感器之间耦合的净磁通量为零。

差分信号遇到的任何电感都是两个扼流圈耦合不良的结果。它们作为独立组件发挥作用,其漏感响应于差分信号:漏感使差分信号衰减。

当电感器L1和L2遇到相同的极性相同的信号(共模信号)时,它们在共享磁芯中贡献了净的,非零的磁通;因此,电感器作为独立的组件发挥作用,它们的互感响应于公共信号:互感会衰减该公共信号。

一阶过滤器

设计最简单,最便宜的滤波器是一阶滤波器。这种类型的滤波器使用单个电抗组件来存储某些频谱能量带,而不会将该能量传递给负载。在低通共模滤波器的情况下,共模扼流圈是采用的电抗元件。

扼流圈所需的电感值仅是以欧姆为单位的负载除以弧度频率,在该弧度频率之上或高于该频率,信号将被衰减。例如,以4000 Hz或更高的频率衰减到50Ω负载将需要1.99 mH(50 /(2pi x 4000))电感。产生的共模滤波器配置如下:

pIYBAGCvMVSARZzhAABpd4g_iVw392.png

二阶过滤器

二阶滤波器使用两个电抗分量,并且比一阶滤波器具有两个优点:1)理想情况下,二阶滤波器在截止点之后提供每倍频程衰减12 dB(一阶滤波器的四倍)和2)在高于电感器自谐振的频率下提供更大的衰减。

o4YBAGCvMWGAXgZeAADwBzK4kRs123.png

可以通过操纵滤波器的传递函数系数(分量值)来实现特定的阻尼系数,从而计算出特定的滤波器对齐方式。

分步设计过程可以利用标准滤波器对齐方式,从而无需直接计算用于关键滤波的阻尼因子。线路滤波器具有其独特的要求,但具有非关键特性,可以使用最小允许的阻尼系数轻松进行设计。

标准过滤器校准假定理想的过滤器组件;这不一定成立,特别是在较高频率下。有关共模滤波器电感器非理想特性的讨论,请参见应用笔记“共模滤波器电感分析”。

编辑:hfy

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