LC低通濾波器的實際應(yīng)用及計算

01 LC低通濾波器

前面提到過RC濾波器那么自然而然就存在LC濾波器，在汽車的電子控制器中幾乎每個控制器都會用到LC濾波器，特別是在電源輸入的地方可以獲得更好的EMI效果。

在控制器中我們常用的LC濾波器如下圖所示，圖1為二階LC低通濾波，圖2為3階低通濾波，且都常見于開關(guān)電源部分，其中L和C的取值于電源的工作頻率有較強的關(guān)系：

圖1

圖2

02 實際應(yīng)用及計算

首先我們要知道LC低通濾波器的截止頻率（本文中取諧振頻率），我們以圖1為例：

f為諧振頻率，即在此時時LC電路發(fā)生諧振;

現(xiàn)以TI的LM5176為例（從官網(wǎng)隨機找的一顆芯片），用戶可以根據(jù)自己的芯片進行轉(zhuǎn)換。圖3為TI官方網(wǎng)站給出的一個典型的應(yīng)用電路，但是通常情況下，如果直接按照datasheet中的典型電路去制作PCB，往往在EMC方面會有問題。我們可以發(fā)現(xiàn)在手冊中推薦的典型電路中在電源輸入部分并沒有EMC相關(guān)的考慮。

圖3

現(xiàn)我們在A點插入我們前面提到的LC低通濾波器（我們以二階為例），首先查看該電源的開關(guān)頻率，從手冊中得知，fsw范圍如下

所以我們通常在設(shè)計濾波器時會將截止頻率設(shè)置到175kHz以下。

03 設(shè)計方法

LC低通濾波器設(shè)計通常采用規(guī)一化定K型濾波器設(shè)計方法，定義以下變量：

fcut:待設(shè)計濾波器的截止頻率

fr:基準(zhǔn)濾波器的截止頻率

Lr:為歸一化電感

Cr:為歸一化電容

Creal：為實際計算容值

Lreal：為實際計算電感值

通常為了獲得更好的抑制效果，我們會將截止頻率設(shè)置的盡量低，比如設(shè)置fcut=50kHz,這里我們直接用mathcad進行計算。

最終計算結(jié)果如下，根據(jù)實際的容值進行調(diào)整：

Lreal=3.1uH

Creal=3.1Uf

如下圖4、圖5對計算結(jié)果參數(shù)進行仿真在頻率為175kHz時濾波器可以衰減接近

-20dB

圖4

圖5

以上針對LC濾波器在DCDC中的應(yīng)用做了一個簡要分析，謝謝。