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LC滤波与CLC滤波比较
 最近需要制作一款开关电源,一般开关电源的输入,都是桥式整流,然后加滤波电路的对吧。这里问题就来了,究竟是LC滤波电路好还是CLC的Pi式滤波电路更加好呢?

网上搜索了一番,没有结果,于是决定自己做一个模型仿真一下。


LC滤波100uh电感,100uf电容

LC滤波1000uh电感,100uf电容
CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容

CLC滤波47uf电容,1000uh电感,47uf电容

其实明眼人都看得出来,我就是吧CLC滤波的两个电容合并成了一个大容量的电容,然后更改了滤波电感的感值。这四种组合究竟哪个更好呢?


首先从PCB面积上说,肯定是LC滤波占优势,不过这个LC中电容C的高度可能会偏高,但是可以使用矮胖型的替代,但是这样的话。PCB板面积上的就是就不明显了。

由于开关电源PWM控制器是工作在100khz的频率下的。所以要需要找一下滤波电容在100khz下的等效ESR电阻

47uf的电容,大致是1.41欧姆

100uf的电容,大致是0.72欧姆

至于电感的直流电阻,手册上就有,100uh的是0.45欧姆,1000uh的是4.38欧姆
把等效电路补全,就可以仿真了


这是最初选择的CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容滤波仿真模型,可以看到,85VAC输入的情况下,滤波后,最终只能保证电压不低于100V


这是CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容输入电容充电模型可以看到电流还是很陡的。



这是四套电路仿真后的叠加结果,可能会看不清


放大一下,可以看到波形上叠加这100khz的负载纹波。

第一名是紫色的LC滤波1000uh电感,100uf电容
第二名是黄色的CLC滤波47uf电容,1000uh电感,47uf电容
第三名是红色的LC滤波100uh电感,100uf电容
第四名是绿色的CLC滤波47uf电容,100uh电感,47uf电容


在看一下性能最好的LC滤波1000uh电感,100uf电容,输入的电流显著要比之前的小,对整个输入桥堆的冲击也相对更小。其实通过这个仿真,也可以知道输入桥堆的容量如何选择了。

比较过后,发觉LC电路全面胜过CLC滤波电路,ok但是1000mh的电感可行吗?回答是一定需要考虑体积问题,之前的比较1000uh和100uh都是同型号磁芯的工字型电感,显然1000mh需要更大的电感。

这个电感量与电流的曲线,显然,5075封装的电感不足以支撑这么大的电流。磁芯会饱和1.6A下只有16.5uh的电感量


从新选择了一款直插密闭型封闭式磁芯。100uh的,1000uh在这个体积下根本做不到这个尺寸。

虽然封闭式瓷罐容易磁饱和,但是辐射相对要小很多。



看一下在1.6A的电流下的电感量87.2uh基本可以用了。

这下我基本对LC滤波电路开窍了。
第一,优质的LC滤波其实并不比CLC滤波电路差。
第二,LC滤波电路可以降低对桥堆器件的电流冲击,还有纹波系数。
第三,CLC电路在PCB板子面积允许的情况下,ESR电阻更低,在需要极低纹波的地方上建议用CLC滤波电路
第四,LC电路能提供跟高的整流后滤波电压。
第五,CLC滤波电路体积并不占优势。电流越小增加电感感值更划算,电流越大更建议增加电容容量

这就是今天我总结的经验,留作笔记。特此记录

                               沈洁
                            2017年10月19日
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