13电源滤波器的设计-23页精选文档
滤波器设计PPT课件
滤波器
输出
开关电容滤波器（SCF）则直接在抽样信号下工作，不需经过 A/D、D/A变换，毫无疑问，就处理连续信号来说，这就是它比数字 滤波器优越之处。
2021
34
开关电容滤波器
有源双二阶滤波器
R1 Vi +-
R5
R2
C1
R4
-
+ A1
VBF
C2 +A2
R3 VLP
R3 + A3 -VLP
2021
35
C
1
iC (t) T C [v 1 (t) v 2 (t) ]R S C [v 1 (t) v 2 (t)]
RSC
TC C
1
CfC
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开关电容电路
开关电容能模拟成电阻，解决了模拟集成电路制造中的 一个关键问题。因为在集成电路制造过程中，电阻常常受 到容差和热漂移所困扰，而且要占据昂贵的芯片面积。
电容必然是可编程的。改变会在频谱图上使响应上移或 下移。另一方面，如果需要一个固定和稳定的特征频率 fCLK ，则可用一石英晶体振荡器来产生fCLK。
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33
开关电容滤波器
抽样数据系统——开关电容滤波器 开关电容滤波器（SCF）的输入和输出信号均为抽样信号。
连续
抗混叠
恢复
连续
输入
滤波器
SCF
S/H
H()
巴特沃思 贝塞尔
切比雪夫
/0
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7
4．滤波器的电路结构 无限增益多重反馈滤波器电路
Z2
Z5
Z1
Z4
-
A
+ Z3
（a）基本电路
C2
滤波器参数设计(修正版)
LCL，C参数设计一．交流侧LCL：1.系统参数：额定功率：10KW;额定线电压：380V;电网频率：50HZ开关频率：10KHZ；直流侧电压范围：600-800V2.滤波器设计：（一）逆变器桥侧电感 设计：（1） 初始值设计[1][2][3]：基于假设条件：在开关频率处，电容阻抗忽略不计，但是谐波存在。
在开关频率处，逆变器只看 的阻抗，所以电流纹波的增加只与 的值有关。
另外， 必须承受高频电流而 只需承受电网频率电流。
其中是前项自导纳，是前项导纳。
令，谐振频率为，对于七段式SVPWM，电感纹波电流为[6]：其中m为调制比。
SVPWM调制比定义为：（为相电压峰值，为直流侧电压）。
为避免过调制，合成矢量最大值为六边形内切圆半径，因此调制比m≤0.866，此时≥539V；当直流侧电压为800V时，m=0.583。
考虑直流侧电压范围在：538.9V-800V时，调制比m的范围是：0.583≤m≤0.866.(600V对应调制比m=0.778) 当考虑三相电网电压波动为20%时，范围是：248.9V—373.4V，此时调制比范围是：0.467≤m≤0.866（如果为373.4V且直流侧电压为600V时，调制比为0.933。
当调制比为0.866时，直流侧最低电压为646.7V）当m=0.5时，纹波电流取得最大值，且为（ 为直流侧额定电压， 为开关周期， 为逆变桥侧电感）。
一般情况下，纹波电流为15%~25%的额定电流。
在LCL滤波器中，可允许电流纹波最大值对逆变桥侧的电感L的体积大小和成本有很大的影响。
电流纹波意味着对磁芯材料的和尺寸厚度选择来避免磁饱和以及减少因线圈和磁芯损耗而产生的热量。
然而，电流和电压的限制条件之间的取舍还不清楚，但是电流纹波最大值受到IGBT额定电流和IGBT散热所限制，而最小纹波电流受到直流侧电压和IGBT额定电压限制。
[3]因此，考虑IGBT最大发热情况，选择最大纹波电流为25%额定电流。
滤波器设计基础 很全的资料29页PPT
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36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一Leabharlann 会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
滤波器设计基础 很全的资料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
直流电源EMI滤波器的设计
直流电源EMI滤波器的设计直流电源EMI滤波器的设计原则、网络结构、参数选择1 设计原则-满足最大阻抗失配插入损耗要尽可能增大，即尽可能增大信号的反射。
设电源的输出阻抗和与之端接的滤波器的输人阻抗分别为ZO和ZI，根据信号传输理论，当ZO≠ZI时，在滤波器的输入端口会发生反射，反射系数p＝(ZO－ZI)/(ZO＋ZI)显然，ZO与ZI相差越大，p便越大，端口产生的反射越大，EMI信号就越难通过。
所以，滤波器输入端口应与电源的输出端口处于失配状态，使EMI信号产生反射。
同理，滤波器输出端口应与负载处于失配状态，使EMI信号产生反射。
即滤波器的设什应遵循下列原则：源内阻是高阻的，则滤波器输人阻抗就应该是低阻的，反之亦然。
负载是高阻的，则滤波器输出阻抗就应该是低阻的，反之亦然。
对于EMI信号，电感是高阻的，电容是低阻的，所以，电源EMI滤波器与源或负载的端接应遵循下列原则：如果源内阻或负载是阻性或感性的，与之端接的滤波器接口就应该是容性的。
如果源内阻或负载是容性的，与之端接的滤波器接口就应该是感性的。
2 EMI滤波器的网络结构EMI信号包括共模干扰信号CM 和差模干扰信号DM，CM 和DM 的分布如图1所示。
它可用来指导如何确定EMI滤波器的网络结构和参数。
EMI滤波器的基本网络结构如图2 所示。
上述4种网络结构是电源EMI滤波器的基本结构，但是在选用时，要注意以下的间题：双向滤波功能——电网对电源、电源对电网都应该有滤波功能。
能有效地抑制差模干扰和共模干扰——工程设计中重点考虑共模干扰的抑制。
最大程度地满足阻抗失配原则。
几种实际使用的电源EMI滤波器的网络结构如图3 所示。
3 电源EMI滤波器的参数确定方法a）放电电阻的取值在允许的情况下，电阻取值要求越小越好，需要考虑以下情况：第一，电阻要求采用二级降额使用，保证可靠性。
降额系数为0.75 V，0. 6 W。
根据欧姆定律可求出n＞（0.75Ve）2/（0.6 Pe）。
滤波器设计实验PPT课件
U 1
jC
所以
H
j
U 2 U1
1
1
jRC
H j
H j
1
1 RC2
当截止角频率
0
1 RC
时
低 通
A0 H j 1
0.9
电
0.8
路 的
0.7
幅 0.6
幅
度 0.5 0.4
频
0.3
特
0.2
性
0.1
00
第4f页0 /共015页
R
C
U 2
u2 1
u1
2
频率/Hz
1. 低通电路
U2
R
U1 1
1 U1 jC 1 j RC
0.3
0.2
0.1
00
第9页/共15频页率/Hz
A0 1
0.9
0.8
Α0 / 2 0.7
幅 0.6 度
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0
f
f
0
频率1/Hz
第10页/共15页
滤波器 RLC串联电路
A00.91
0.8 0.7
幅 0.6 度 0.5
0.4 0.3 0.2
0.1 00
图3.4
频率/Hz
为低端截止频率 fL 和高端截止频率 fH 。带宽为：f= fH- fL
第2页/共15页
三、实验任务
1.仿真实验例题（图3.3）双T型网络，验证实验结果， 判断其滤波性质，确定截止频率和阻带宽度。
2.测试含运算放大器的双口网络（图3.5）的幅频特性， 判断其滤波性质，确定其截止频率和通带宽度。
3.测试双口网络（图3.6）转移电压比的幅频特性，根据 测试结果判断电路的性质（指对不同频率信号的选择能力）
单电源运放滤波器设计
这节非常深入地介绍了用运放组成的有源滤波器。
在很多情况中，为了阻挡由于虚地引起的直流电平，在运放的输入端串入了电容。
这个电容实际上是一个高通滤波器，在某种意义上说，像这样的单电源运放电路都有这样的电容。
设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。
这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。
如果这个滤波器同时还有放大作用，这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。
如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置，这个电容就可以省略。
这些电路的输出都包含了VCC/2 的直流偏置，如果电路是最后一级，那么就必须串入输出电容。
这里有一个有关滤波器设计的协定，这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成。
滤波器的实现很简单，但是以下几点设计者必须注意：1. 滤波器的拐点(中心)频率2. 滤波器电路的增益3. 带通滤波器和带阻滤波器的的Q值4. 低通和高通滤波器的类型(Butterworth 、Chebyshev、Bessell)不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。
即使可能，由于各个元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。
通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。
或者可以通过几次实验而最终确定下来。
如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能使用传统的滤波器，通过计算就可以得到了。
3．1 一阶滤波器一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性3．1．1 低通滤波器典型的低通滤波器如图十三所示。
图十三3．1．2 高通滤波器典型的高通滤波器如图十四所示。
图十四3．1．3 文氏滤波器文氏滤波器对所有的频率都有相同的增益，但是它可以改变信号的相角，同时也用来做相角修正电路。
图十五中的电路对频率是F 的信号有90 度的相移，对直流的相移是0度，对高频的相移是180度。
电源滤波器的设计
电源滤波器的设计
不包含图片
1.什么是电源滤波器
2.电源滤波器的结构
（1）电容，电容是用小容量的多层绕组做成，工作温度范围较宽，抗电磁干扰能力强，是低频级中的主要成分。
（2）电感器，电感器也是电容的补充，其特点是高频屏蔽能力强，但可偏振性较弱，因此，需要将它与电容组合使用，以获得更好的抗电磁干扰能力。
（3）限流元件，限流元件主要是控制瞬变电流环形，以减少电源线的高频抖动，提高滤波效果。
（4）反向导通，在实际应用中，反向导通也会用于电源滤波器，它的作用是防止后端的瞬变电流反向流动，从而阻止电磁干扰被传播出去。
（1）选取滤波器元件：在设计电源滤波器时，元件的选取对系统的屏蔽效果影响至关重要，而电感器和电容。
滤波器的设计ppt课件
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式（7.13）表明相位的群时延是最平坦 函数。
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7.3 滤波器的变换
7.3.1 阻抗变换
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7.3.2 频率变换
将归一化频率变换为实际频率，相当 于变换原型中的电感和电容值。
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通过频率变换，不仅可以将低通滤波器 原型变换为低通滤波器，而且可以将低通 滤波器原型变换为高通滤波器、带通滤波 器和带阻滤波器。下面分别加以讨论。
3. 低通滤波器原型
切比雪夫低通滤波器原型假定源阻抗
为1Ω，截止频率为ωc=1。
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图7.7 切比雪夫滤波器衰减随频率变化的对应关系
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7.2.3 椭圆函数低通滤波器原型
最平坦响应和等波纹响应两者在阻带 内都有单调上升的衰减。
将低通滤波器原型变换为高通滤波器，
在高通滤波器中需要用－ωc/ω代替低通 滤波器原型中的ω，ωc为高通滤波器的截 止频率，即
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图7.11 低通滤波器原型到高通滤波器的频率变换
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3. 低通滤波器原型变换为带通和带阻滤波
器
低通滤波器原型也能变换到带通和带 阻滤波器响应的情形。
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7.1
滤波器的类型
7.2 用插入损耗法设计低通滤波器原型
7.3
滤波器的变换
7.4
短截线滤波器的实现
7.5
阶梯阻抗低通滤波器
7.6
耦合微带线滤波器
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7.1 滤波器的类型
滤波器有低通滤波器、高通滤波器、 带通滤波器和带阻滤波器4种基本类型。
开关电源滤波器设计
开关电源滤波器设计（一）一、前言传导EMI 是由电源、信号线传导的噪声，连接在同一电网系统中的设备所产生的EMI会经过电源线相互干扰，为了对传到EMI进行抑制，通常在设备宇电源之间加装滤波器，本文主要探讨开关电源的EMI滤波器设计方法。
二、开关电源的传到EMI来源与组成开关电源的噪声包含有共模和差模两个分量，此两分量分别是由共模电流和差模电流所造成的。
图一所示为共模电流和差模电流的关系图，其中LISN 为电源传输阻抗稳定网络，是传导性EMI 量测的重要工具。
在三线式的电力系统中，由电源所取得的电流依其流向可分为共模电流和差模噪声电流。
其中，共模噪声电流ICM 指的是Line、Neutral 两线相对于接地线(Ground)之噪声电流分量，而差模噪声电流IDM 指的是直接流经Line 和Neutral两线之间而不流经过地线之噪声电流分量。
开关电源图一共模电流和差模电流之关系图在Line 上，共模噪声电流和差模噪声电流分量是以向量和的关系结合，而在Neutral 上，共模噪声电流和差模噪声电流分量则是以向量差的关系结合，两者的关系以数学式表示如下：其中，为流经Line 之总噪声电流，为流经Neutral 之总噪声电流。
为了有效抑制噪声，我们必须针对噪声源的产生及其耦合路径进行分析。
共模噪声主要是由电路上之Power MOSFET(Cq)、快速二极体(Cd)及高频变压器(Ct)上之寄生电容和杂散电容所造成的，如图二所示。
而差模噪声则由电源电路初级端的非连续电流及输入端滤波大电容(CB)上的寄生电阻及电感所造成，如图三所示。
图二共模电流耦合路径图三差模电流耦合路径开关电源滤波器设计（二）三、EMI 滤波器的基本架构本文所使用的EMI 滤波器的架构如图四所示，其中的元件包含了共模电感(LC)、差模电感(LD)、X 电容(CX1、CX2)、Y 电容(CY)，以下将对各元件作一一介绍：图四EMI滤波器的架构1 共模电感(CM inductor)：共模电感是将两组线圈依图五的绕线方式绕在一个铁心上，这种铁心一般是采用高值的Ferrite core，由于值较高，故电感值较高，典型值是数mH 到数十mH 之间。
电源滤波器的设计..111页PPT
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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接地网
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信号线滤波器的选用
① 低频模拟信号中使用的滤波器，尤其是当 电子电路的灵敏度非常高时，需要采用如 电源线滤波器一样的单级或多级电路。
② 通常，信号是数字化的或高电平模拟信号， 对干扰不很敏感，可采用R、L、C、RC、 LC、T或π型滤波器。
③ R和L滤波器的基本工作原理是产生一个 高阻抗以反射干扰，但这通常仅能获得几 个dB的衰减。当源和负载阻抗都较低时， 这种滤波器最适合。
⑥ 套管滤波器必须完全同轴安装，使电磁干扰电 流成辐射状流经电容器。
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滤波器的正确安装
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1. 滤波器的输入和输出分别在机箱金属面板的两 侧，直接安装在金属面板上，使接触阻抗最小， 并且利用机箱的金属面板将滤波器的输入端和 输出端隔离开，防止高频时的耦合。
2. 滤波器与机箱面板之间最好安装电磁密封衬 垫(在有些应用中，电磁密封衬垫是必须的，否 则接触缝隙会产生泄漏)。
3. 因此，在产品上安装一个不合适的滤波器 后，可能会增加发射强度和/或使敏感性 变得更糟。
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• 图示的两级或更多级的滤波器，可以使内 部接点保持在相对稳定的阻抗上，因此对 负载及源的阻抗依赖不是很大，可以提供 接近50/50指标的性能。但滤波器体积大， 价格高。
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• 大多数电源线滤波器电容连接在相线与地 线之间。为了不超过相关安全标准限定的 地线允许泄漏值，电容值大约在几nF左右。
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(2)低压电源避雷器 信息产业部的分析统计表明：通信站80% 的雷击事故是由雷电波侵入电源线造成的。 因此，低压交流避雷器发展非常迅速。
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(3) 通信线路避雷器 通信线路避雷器的技术要求较高，因为除了满足 防雷技术要求外，还须保证传输指标要求。加上 与通信线路相连的设备耐压很低，对防雷器件的 残压要求严格，因此在选择防雷器件时较困难 。
② 滤波连接器抑制电缆辐射的效果比屏蔽电缆更稳 定。
③ 使用滤波连接器后，可以降低对电缆端接的要求， 避免使用价格昂贵的高质量屏蔽电缆，从而降低 成本。
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使用滤波连接器的注意事项
① 滤波器的接地 ② 所有针都要滤波 ③ 屏蔽机箱
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滤波连接器的选用
① 经济型与普通型D型滤波器连接器 ② 高性能型与高密度D型滤波器连接器 ③ 超高性能D型滤波器连接器 ④ 军用滤波器连接器 • 选用滤波连接器时，除了在选用普通连接器时
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③ 滤波器中电容器导线应尽可能短，防止感抗与 容抗在某个频率上形成谐振，电容器相对于其 他电容器和元件成直角安装，避免相互产生影 响。
④ 滤波器接地线上有很大的短路电流，能辐射很 强的电磁干扰，因此对滤波器的抑制元件要进 行良好的屏蔽。
⑤ 焊接在同一插座上的每根导线都必须进行滤波， 否则会使滤波器的衰减特性完全失去。
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• 如果经过滤波后的信号线在机箱内较长， 容易再次感应干扰信号，形成新的共模电 流，导致电缆辐射。
• 滤波连接器是解决这个问题的理想器件。 滤波连接器的每个插针上有一个低通滤波 器，能够将插针上的共模电流滤掉。
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• 滤波连接器的优点
① 滤波连接器能够将电缆中的干扰电流滤除，从而 彻底消除电缆的辐射因素。
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5.4.2 滤波器的安装
滤波器安装的一般注意事项
选择好合适的滤波器，如果安装不当，仍然会破 坏滤波器的衰减特性。只有恰当地安装滤波器 才能获得良好的效果，通常应注意的事项如下：
① 滤波器最好安装在干扰源出口处，再将干扰源 和滤波器完全屏蔽在一个盒子里。
② 滤波器的输入和输出线必须分开，防止出现输 入端与输出端线路耦合现象而降低滤波器的衰 减特性。
要考虑的因素外，滤波器的截止频率也是一个 重要的参数。 • 为了保证滤波器连接器能良好地接地，在连接 器与屏蔽机箱间还应使用射频密封衬垫。
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电源线滤波器的选用
1. 单级电源线滤波器对源和负载的阻抗都很 敏感，当工作在实际的源和负载阻抗条件 下时，很容易产生增益，而不是衰减。
2. 这种增益通常出现在150kHz～10MHz的 频率范围内，幅度可以达到10dB～20dB。
3. 滤波器直接接地尽量短，输入输出线隔离滤波 器安装在线路板上时，在电源线入口处增加一 只高频共模滤波器
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常见防雷产品
现代防雷产品种类繁多，大致可分为4大类： (1) 接闪器 避雷针是最早的接闪器，也是目前世界上公认的 最成熟的防直击雷装置。避雷带、避雷网、避雷 线是避雷针的变形，其接闪原理是一致的。
5.3.4 滤波连接器
电缆产生的辐射尤其严重。电缆之所以会辐射电 磁波，是因为电缆端口处有共模电压存在，电缆 在这个共模电压的驱动下，如同一根单极天线， 如下图所示。
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减小电缆上共模高频电流的一个有效方法是在电缆 的端口处使用低通滤波器，滤除电缆上的高频共模 电流。传统上都是将滤波器安装在线路板上的电缆 端口处，如下图所示。