卫星电源DC/DC模块输入滤波器的设计

卫星电源DC/DC模块输入滤波器的设计

串联阻尼滤波器

　　阻尼滤波器的另一种形式是电阻Rd和电感Ld串联后再和滤波器电感L并联（见图7），在谐振频率处电阻Rd比Ld阻抗值高。

图7  串联阻尼滤波器

　　和并联滤波器一样，串联滤波器的输出阻抗和传递函数可由公式(7)、(8)计算。

　　(7)

　　(8)

　　此处，Ld=nL。

　　从串联阻尼滤波器的传递函数可近似计算出：

　　(9)

　　当阻尼因子时，峰值被最小化。最优阻尼电阻值为：                    

　　这里，n=2/15。

　　串联阻尼滤波器的缺点是高频衰减能力弱化了（见图10）。

　　多级滤波器

　　多级滤波器高频时衰减能力强且体积小、成本低，因为当元件数量增加时，多级滤波器允许使用较低值的电感和电容（见图8)。

图8  多级输入滤波器

　　根据各方框阻抗，可计算出输出阻抗和传递函数。

　　图9和图10是二阶阻尼滤波器、串联阻尼滤波器和无阻尼滤波器输出阻抗、传递函数之间的比较。

图9 串联阻尼滤波器和二阶阻尼滤波器输出阻抗

图10 串联阻尼滤波器和二阶阻尼滤波器传递函数

　　二阶滤波器优化如下：滤波器的输出阻抗峰值衰减80dB，输出阻抗峰值小于2Ω。

　　开关电源抑制频率低于反馈控制环交点频率的噪声，输入滤波器应能抑制高频信号。输入滤波器谐振频率必须小于反馈控制环带宽的十分之一，才能更好地进行前向滤波。

　　电容和电感的选择

　　正确选择电容和电感是影响滤波器性能的重要方面。选择低ESL、低ESR的高频衰减电容器输出纹波低。大多数普通电容器为铝电解电容器。

　　输出电容应该分成许多不同的小电容且并联在一起，电容的总值不变，这样具有低ESL、低ESR特性。选择的电感要能尽量减少滤波器的寄生电容，输入、输出引线要尽量隔得远一些，最好用单层和叠绕线圈方法制作电感。