电源设计新手需知：变压器仿真中的滤波设计
品慧电子讯本篇文章从滤波在电路中的地位、滤波与拓扑的关系等几点，对开关电源变压器仿真中的滤波进行了较为全面的分析。本篇文章总体来说适合刚接触电源设计的新手阅读，希望大家在阅读过后能够有所收获。仿真为电源设计者们提供了一种捷径，让设计者不必将产品进行实体化就能进行测试。这样做的好处是，节省了制造成本，且能够反复修改。本文将介绍开关电源当中变压器的仿真的辅助设计-滤波，希望大家能够认真阅读。输出PI型滤波器的讨论
图1图1中的PI型滤波器，在电源输出端很常见。这三个数值该怎么选择?从滤波效果上看，在阻性负载时，C1=C2效果最好；感性负载时，需C2>C1；容性负载则相反，当输出是电源（电池）时，C2可减小到0。不要小看这个小小的LC滤波，其实分析起来很复杂，考虑到输入前的电感（正激为滤波电感，反激为次级电感的占空比等效），实际上是个两级LC滤波电路。不过从工程的观点来看，第一个滤波电容按正常的算法选取，一个是纹波电压考虑，一个是ESR考虑，最后的结果基本都是由ESR确定。L1/C2的主要作用是抑制开关频率的纹波，选取按如下原则，其转折频率为开关频率的1/4-1/10左右。但有一点需要注意，用431做反馈时，431的供电要在L1的前面取，这样系统才稳定，反馈分压可以从后面取，得到最好的稳压精度。如果反馈从后面取，由于L1 C2的相移作用，不容易问题。另外L1的值尽量小一些，如1-4.7uH，如果此值大了，明显输出电流大时损耗大。（输入输出）滤波网络在电路中的地位拓扑电感（变压器）是拓扑需要，滤波电感是纹波需要，只有当拓扑电感不足以满足纹波要求时，才使用滤波电感（增加LC滤波网络）。这意味着：1、如果拓扑电感满足纹波要求，可以不要滤波电路。2、当拓扑电感不能满足纹波要求时，才另外单独考虑滤波电路。3、拓扑电感的主要任务是应对拓扑需要的能量转移，而不是应对纹波的。4、滤波电路的唯一任务就是滤波。滤波网络与拓扑的关系所有电压型拓扑总可以这样表达：
图2其中，输入电容Cin、输出电容Cout都的拓扑允许的，甚至是拓扑必须的。同时，Cin、Cout 也可以理解为拓扑本身的、自带的滤波电路。虚线内的滤波网络现在是一个电容，也就是二端滤波网络，但是它也可以是三端甚至四端网络。注意：图中没有任何电感，拓扑的电感（或者变压器）在拓扑模块内没有画出来。12下一页> - 第一页：变压器仿真中的滤波设计（1）
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图3几点说明：1、一般电源都是输出有功功率，即阻性负载，这时我们直接取 Co1 = Co2 滤波效果最好。2、即使负载有部分感性成分，因为一般 Co2 都比较大，其容抗足以应付较大的感性负载冲击，一般不必考虑加大 Co2 。3、容性负载（比如电解电源和充电电源）时，可考虑减小 Co2（即突出 Co1），大幅度减小也没有关系。4、电焊电源可以（应该）取消Co2。5、谐振负载（比如超声波电源、感应加热电源）慎用此法。6、滤波就是滤波，别和拓扑里面的电感搅在一起，只有这样才能达到最好的效果。7、除特殊情况外，不建议使用两极或多级 LC 滤波，在总电容量和总用铜用磁量相当的情况下，单级滤波纹波效果最好，也不会产生驻波干扰。<上一页12 - 第一页：变压器仿真中的滤波设计（1）
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