DC/DC电源中的纹波抑制设计

在电子系统设计中，DC/DC电源转换器的性能至关重要，尤其是对于那些对电源稳定性有高要求的应用。纹波是DC/DC电源输出电压中的一种周期性波动，它会影响设备的正常工作，甚至可能导致设备损坏。因此，纹波抑制成为电源设计中的关键环节。 本文主要探讨了一种针对DC/DC电源的纹波抑制设计方案，该方案结合了有源滤波器和LC低通滤波器，旨在提高电源输出的纯净度，确保供电设备的稳定运行。 有源滤波器是一种利用运算放大器构建的滤波电路，它可以提供比无源滤波器更高的选择性和灵活性。如图1所示，一个典型的二阶有源低通滤波器由运算放大器、电阻和电容组成。通过调整这些元件的值，可以定制滤波器的响应特性，包括自然角频率ωn、阻尼系数ξ和闭环增益Avf。有源滤波器的频率响应特性如公式所示，可以计算出其幅频特性和相频特性，如图2所示。这种滤波器在低频段表现良好，但高频段可能受限于运算放大器的性能。 为了解决有源滤波器在高频段的不足，文中提出了在有源滤波器前级接入LC低通滤波器的策略。LC滤波器由电感L和电容C构成，其截止频率可调，能够在较高频率下提供更好的滤波效果。如图3所示的原理图，LC滤波器与有源滤波器串联，共同作用于纹波信号，显著提高了纹波抑制性能。 实验结果部分，图4展示了未使用滤波网络时的输出电压纹波，图5则显示了应用了有源滤波网络后的情况。对比两者，可以明显看出有源滤波网络显著降低了纹波的幅度，提高了电源的输出质量。 通过采用有源滤波器与LC低通滤波器相结合的方式，能够有效地抑制DC/DC电源的输出纹波，满足对电源稳定性的严格要求。这种方法不仅在理论上具有可行性，而且在实际应用中也证明了其有效性，提升了供电设备的工作稳定性。在设计高精度、高稳定性的电源系统时，这样的纹波抑制技术值得考虑和采纳。