濾波網絡與拓撲關係

(輸入輸出)濾波網絡在電路中的地位，拓撲電感(變壓器)是拓撲需要，濾波電感是紋波需要

，隻有當拓撲電感不足以滿足紋波要求時，才使用濾波電感(增加LC濾波網絡)。
這意味著：
1、如果拓撲電感滿足紋波要求
，可以不要濾波電路。
2、當拓撲電感不能滿足紋波要求時，才另外單獨考慮濾波電路。
3

、拓撲電感的主要任務是應對拓撲需要的能量轉移，而不是應對紋波的。
4、濾波電路的唯一任務就是濾波，不幹別的。

濾波網絡與拓撲的關係：
所有電壓型拓撲總可以這樣表達：

 

 
其中
，輸入電容Cin
、輸出電容Cout都的拓撲允許的，甚至是拓撲必須的。
同時
，Cin、Cout也可以理解為拓撲本身的、自帶的濾波電路。
這裏，虛線內的濾波網絡現在是一個電容，也就是二端濾波網絡，但是它也可以是三端甚至四端網絡。
注意：圖中沒有任何電感，拓撲的電感(或者變壓器)在拓撲模塊內沒有畫出來。
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輸出濾波網絡

對於大多數電壓型拓撲而言
，輸出端總有一個電容Cout
，而且這個電容就是濾波的意思。
一般情況下，我們總可以通過調整Cout的大小滿足任何需要的紋波要求。
然而在某些情況下
，我們無法通過調整Cout的大小獲得需要的輸出紋波，比如：
1
、滿足需要的紋波時，需要的Cout太大
，成本和體積不允許。
2
、在接近短路運行時(比如電焊機或者點焊機)，普通電容的電流指標不能滿足要求。
3、某些應用不允許太大的Cout存在，比如逆變係統
，太大的Cout將導致控製的困難。
4、出於可靠性的考慮，在輸出端不使用電解電容。
5、高精度電源，由於電容ESR的存在，始終達不到要求的輸出紋波指標。

怎麼辦呢?
其實很簡單：
1、找出能夠接受的電容
2、把這個電容一分為二
3、中間放一個適當的電感
4、調整這個電感直到滿足輸出紋波的要求。

 

幾點說明：
1、一般電源都是輸出有功功率
，即阻性負載，這時我們直接取Co1 = Co2濾波效果最好。
2

、即使負載有部分感性成分
，因為一般Co2都比較大
，其容抗足以應付較大的感性負載衝擊
，一般不必考慮加大Co2.
3、容性負載(比如電解電源和充電電源)時，可考慮減小Co2(即突出Co1)，大幅度減小也沒有關係。
4
、電焊電源可以(應該)取消Co2.
5、諧振負載(比如超聲波電源、感應加熱電源)慎用此法。
6
、濾波就是濾波，別和拓撲裏麵的電感攪在一起，隻有這樣才能達到最好的效果。
7
、除特殊情況外，不建議使用兩極或多級LC濾波
，在總電容量和總用銅用磁量相當的情況下，單級濾波紋波效果最好，也不會產生駐波幹擾。
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設計舉例(典型)輸出濾波

將就上一貼的50KHz、100W(120W)反激電源為例，當前紋波指標為30mV。

 

現在要求達到2mV的紋波精度。

方法一：加大輸出濾波電容：

將現用濾波電容C2的2200uF增加15倍
，即33mF，輸出紋波則對應降低15倍(沒考慮ESR)
，即等於2mV.
如果覺得33mF25V的海量電解不好找，或者不合算.

方法二：增加一級LC濾波：

 

當Co1 = Co2 = 470uF時，配合一個5A 1.3uH的電感
，輸出(與PWM同頻的)紋波即可下降到1.6mV以下。或者：
當Co1 = Co2 = 330uF時，配合一個5A 2.2uH的電感
，輸出紋波即可下降到2.0 mV左右。可見
，即使增加一點點LC濾波。對輸出紋波、成本
、體積的改善都是非常顯著的。
再來看這個濾波電感的工況：
電流的直流成分5.0A，交流成分0.1A左右
，大約隻占2%.yejiushishuo，zhegedianganjibenshangjiushigezhiliupiandiangan，jiaoliuchengfenshenwei。zheyiweizhekeyibubishiyonggaojicailiao
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下麵是這個電感的設計參數：

 

小結

其實呢，我們在輸出端增加LC濾波網絡是很簡單的事情，直接把濾波電容一分為二、(隨便)然後插入一個電感(不插入電感等效於原電路)，jiuhuifaxianyigeqimiaodexiaoguo，najiushilvboxiaoguoxianzhutisheng
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