π滤波电路
而电路设计中,基于不同应用有着许多不同种类的滤波器,但它们的基本理念都是一致的,那就是移除不必要的信号。
所有滤波器都可以被分为两类,有源滤波器和无源滤波器。
有源滤波器用到 1 个或多个有源器件和其它无源器件组成,而无源滤波器则只有无源器件组成。
本文中,我们向大家介绍其中的π滤波器,它在电源电路设计中非常适用。
π滤波器π滤波器是无源滤波器,是由 3 个器件组成,而非传统的两器件组成的无源滤波器。
它的结构有点像希腊字母π,所以因此得名π滤波器。
π滤波器用于低通滤波π滤波器是一种出色的低通滤波器,与传统的 LC 滤波器有很大不同。
当π滤波器用于低通滤波时,输出稳定且 K 值固定。
使用π滤波器实现的低通滤波器很简单。
π滤波器电路由两个电容并联,再与一个电感串联组成如下的π形状的电路。
如上图所示,两个电容接地的同时中间与一个电感串联。
因为这是一个低通滤波器,它在高频下产生高阻抗,在低频下产生低阻抗。
因此,常用于传输线路中隔绝不必要的高频信号。
π滤波器中每个元件的值的计算可以由以下公式得出,方便你设计应用。
截止频率 fc=/1/ᴫ(LC)1/2电容值 C=1/Z0 ᴫfc电感值 L1=Z0/ ᴫfc其中 Z0 为阻抗π滤波器用于高通滤波π滤波器同样可以被配置成高通滤波器。
这种配置下,滤波器会隔绝低频信号,通过高频信号。
而且同样由两种无源器件组成,两个电感和一个电容。
在高通滤波下,π滤波器电路的组合方式有些不同,具体如下图。
在该配置下,其参数计算参照以下公式。
截止频率 fc= 1/4ᴫ(LC)1/2电容值 C=1/4Z0ᴫfc阻抗值 L1=Z0/4ᴫfcπ滤波器的优点高输出电压π滤波器的输出电压很高,所以适用于需要高压直流滤波的应用。
低纹波系数若以低通滤波配置来进行直流滤波的话,π滤波器是一种效率很高的滤波器,可以从桥式整流器输出端滤除不必要的交流纹波。
电容在交流下阻抗低,但在直流下阻抗高。
在 RF 应用中设计方便在控制中的 RF 环境中,需要更高频率的传输,比如 GHz 级别的宽带,高频π滤波器在 PCB 中更容易设计。
高频π滤波器还会提供比其它半导体滤波器更强大的脉冲免疫。
π滤波器的缺点电感上的电压值升高与射频设计不同,从π滤波器输出的大电流是不恰当的,因为这股电流必须流经电感。
如果负载电流很大的话,那么电感上的电压也会随之变大,这样就需求更加笨重和昂贵的电感。
同样,电感上的大电流会致使能量耗散,从而降低效率。
大输入电容π滤波器的另一个问题就是输入电容的值很大。
π滤波器输入端需要高容值在一些空间受限的应用中成了挑战。
同时大电容同样提高了设计的成本。
糟糕的电压调节π滤波器不适用于负载电流不稳定且一直在变化的应用。
当负载电流变化大的时候,π滤波器的电压调节很糟糕。
这样的应用中更适合 L 型滤波器。
π滤波器设计的经验在电子电力设计中:1、π滤波器的 layout 需要较宽的走线2、将π滤波器与供电元件隔离开来尤为重要3、输入电容,电感和输出电容的间距要小4、输出电容的地线层需要直接与驱动电路相连在射频电路中:1、RF 应用中元器件的选择非常关键。
尤其是要注意元器件的精度。
2、PCB 走线的增加会在电路中产生电感。
所以电感取值时要考虑到 PCB 走线的电感。
应该用合理的方式来减少杂散电感。
3、尽可能减少杂散电容。
4、元件布局要尽可能紧密。
5、射频应用中的输入与输出适合使用同轴电缆。