开关电源LC滤波器设计

开关电源LC滤波器的主要功能是滤除纹波，满足EMI的需求。看是简单，就电感和电容，设计实际中有很多要考虑的因素，电感电容的特性，还有布板和其他元件的分布参数。还要考虑滤波器的输入输出阻抗。

 

LC滤波器有高通滤波器，低通滤波器和带通滤波器。在开关电源中使用的主要是低通滤波器，还有带通滤波器。常见基本低通滤波器的电路形式如下图所示： 

1.  L型滤波器的负载阻抗高，源阻抗低；

2.  倒L型滤波器的负载阻抗低，源阻抗高；

3.  T型滤波器的负载阻抗低，源阻抗低；

4.  Π型滤波器的负载阻抗高，源阻抗高。

在实际使用一般遵循这个规则，实际中阻抗很难估算特别是高频段，由于寄生参数的原因，电路阻抗变化很大，电路阻抗还和电路的工作状态有关，所以实际中根据实际调试为准。作为EMI的滤波器为了增加插入损耗，要让滤波输入输出阻抗处于失配。下面是开关电源输入滤波器的阻抗匹配文献供大家参考。

 

   开关电源输入滤波器的阻抗匹配.pdf

 

LC滤波器在实际使用中单级不能满足要求，还才用级联合组合方式，常见的EMI滤波器的结构如下图所示

 

1.  CX1、CX2是X电容； LCM是共模电感； LDM是差模电感； CY1、CY2是Y电容；

2.  X电容和差模电感共同抑制差模干扰，Y电容和共模电感共同抑制共模干扰；

3.  实际中共模电感存在漏感，漏感也有抑制差模干扰的作用。

在电路中X电容和差模电感，共模电感的漏感构成π型滤波器，起频率特性和π型滤波器相同。在实际使用中当X电容容量大于0.1UF时，需要并联放电电阻来满足安规要求，电容容量越大，放电电阻阻值越小，电阻还要注意功率要满足实际需要，通常用多个电阻并联和串联来满足功率要求。以下是电源EMI滤波器的设计方法的文献来自网络供大家参考。

 

   电源EMI滤波器的设计方法.pdf

 

问：共模线圈选择时的电感值如何来定？

答：根据需要抑制的频率，利用共模电感的电感量和Y电容的谐振频率来确定，实际中还要考虑元件分布参数和板的布局，所以很多是开始大概确定一个值，后面通过预测，再确定，与经验有很大关系。有的资料上有介绍和开关电源的频率有关系：50KHZ约30MH，75KHZ约15MH，100KHZ约10MH。实际中电感量不是越大越好，我以前也是这种错误的认为，电感量越大，匝数越多，分布电容越大，高频下反而不利，绕组电感是要尽量减小分布电容。共模电感的电感量往往和Y电容的容量一起考虑，电容容量大，电感的电感量就可以小，但是电容的容量不能过大，与安规要求的漏电电流大小有关系。

 

共模电感设计：

设计共模电感时还要注意磁芯材质的选择，具体根据实际需要来确定，不是Br越大越好，和工作温度和带宽都有一定的关系。实际中由于两个绕组不完全对称，还存在漏感，漏感是好处可以抑制差模干扰，不利是方面要注意不要出现磁饱和，由此可见漏感的存在是矛盾的，从抑制差模干扰来看是越大越好，从避免磁饱和来看是越小越好，个人认为是小好，抑制差模干扰可以用差模滤波器来完成，实际用要想漏感小可以用磁环，但是电感量不能做到很大，要漏感大点可以用EE和U型磁芯。根据实际需要可能用两个不同电感量是共模滤波器来抑制不同 的频率。关于线径的选取，可以按照电流密度4-8A/平方毫米来选取，电流的大小和输出功率，电源效率，PF值有关：I=Po/η/PF/Vi。

 

转载来源：http://bbs.21dianyuan.com/thread-238264-1-1.html

作者：lclbf