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简单明了:让你彻底理解LC滤波器参数如何设计

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发表于 2019-5-4 00:53:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
在做中大功率音响时,例如2X20W以上,为了EMI指标,往往需要加LC滤波器,滤波器如何选择参数呢,参数对频响的影响是怎么样的,下面就简单的梳理一下。

常用的滤波有两种,以下都以类型A的LC滤波电路为例。
QQ截图20190504005011.jpg

LC滤波器最关键的两个指标,截止频率和Q值,计算公式如下:
QQ截图20190504005022.jpg

按照公式计算,给出一些对应值如下:
L(uH)
C(uF)
f(KHz)
Q(4欧)
15
1
41
0.52
15
1.5
34
0.63
10
0.68
61
0.52
10
1
50
0.63
10
1.5
41
0.77
6.8
1
61
0.77


截止频率的意义非常简单,对应衰减0.707时的频率点,截止频率点越高,高频衰减的越少,但也不宜过高,过高影响THD。

Q值代表什么意义呢?Q值代表的是损耗 / 输入功率,Q值越高,说明损耗越大,意指会有部分能量在滤波器的电感上被损耗掉。在一般的低功率电源滤波器和信号滤波器上,此问题不会太突出。但在较大功率的滤波器上,这个损耗不可小视,一是会引起发热,发热后的电容会引起较大的负面影响,漏电流、耐压、容值等都会随温度变化而变化;二是耗电量大会导致无谓的电损失。

有人用Q值区分滤波器的类型:

1、当Q=0.5时,成为Bessel滤波器,低通特性单调下降且通带较窄

2、当Q=1/根号 2=0.707时,幅频特性曲线最平坦 成为Butterworth滤波器

3、当Q=1时,称为Chebyshey滤波器

4、当Q>0.707时后,特性曲线将出现峰值,Q值越大,峰值越高,所以在音频上常用的滤波器Q值定为0.707左右。

5、Q值太大,电路将趋向不稳定。

下面展示三组不同Q值的频响曲线:
QQ截图20190504005057.jpg
上图可以看出,Q=0.707时比较平滑,相对衰减也不多,可以做为最为常用的值。

从上面公式可以看出,Q值跟负载有关,不同负载需要对LC参数做一些调整,下面展示一下L=10uH, C=1.5uF时候,对应不同负载下的频响曲线。
从上图可以看出,对于4欧负载,我的推荐值是10uH和1.5uF。Q值是0.77,较平坦,且截止频率合适。
QQ截图20190504005110.jpg

下面以ft3129为例,展示相同电感,不同电容,和相同电容,不同电感两组值的实际效果图:
QQ截图20190504005123.jpg
QQ截图20190504005133.jpg
另外需要提醒的是,如果功率不是很大,例如2X15W以下,ft3128/3129是可以用磁珠解决EMI问题的,例如下图是2X15W用磁珠的效果展示:
QQ截图20190504005145.jpg


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