LC低通滤波器原理及设计方法

一、LC低通滤波器

前面提到过RC滤波器那么自然而然就存在LC滤波器，在汽车的电子控制器中几乎每个控制器都会用到LC滤波器，特别是在电源输入的地方可以获得更好的EMI效果。

在控制器中我们常用的LC滤波器如下图所示，图1为二阶LC低通滤波，图2为3阶低通滤波，且都常见于开关电源部分，其中L和C的取值于电源的工作频率有较强的关系：

二、实际应用计算

首先我们要知道LC低通滤波器的截止频率（本文中取谐振频率），我们以图1为例：

LC电路发生谐振;

现以TI的LM5176为例（从官网随机找的一颗芯片），用户可以根据自己的芯片进行转换。图3为TI官方网站给出的一个典型的应用电路，但是通常情况下，如果直接按照datasheet中的典型电路去制作PCB，往往在EMC方面会有问题。我们可以发现在手册中推荐的典型电路中在电源输入部分并没有EMC相关的考虑。

现我们在A点插入我们前面提到的LC低通滤波器（我们以二阶为例），首先查看该电源的开关频率，从手册中得知，fsw范围如下

所以我们通常在设计滤波器时会将截止频率设置到175kHz以下。

三、设计方法

LC低通滤波器设计通常采用规一化定K型滤波器设计方法，定义以下变量：

fcut:待设计滤波器的截止频率

fr:基准滤波器的截止频率

Lr:为归一化电感

Cr:为归一化电容

Creal：为实际计算容值

Lreal：为实际计算电感值

通常为了获得更好的抑制效果，我们会将截止频率设置的尽量低，比如设置fcut=50kHz,这里我们直接用mathcad进行计算。

最终计算结果如下，根据实际的容值进行调整：

Lreal=3.1uH

Creal=3.1Uf

如下图4、图5对计算结果参数进行仿真在频率为175kHz时滤波器可以衰减接近-20dB

来源：微信公众号<新能源电子硬件设计>