控制电源阻抗的一些实用方法

      在“电源设计经验谈 3” 中，我们讨 论了输入滤波器的源极阻抗如何变得具 有电阻性，以及其如何同开关调节器的负 输入阻抗相互作用。在极端情况下，这些 阻抗振幅可以相等，但是其符号相反从而 构成了一个振荡器。业界通用的标准是输 入滤波器的源极阻抗应至少比开关调节 器的输入阻抗低 6dB，作为最小化振荡概 率的安全裕度。输入滤波器设计通常以根 据纹波电流额定值或保持要求选择输入 电容(图 1 所示 CO)

       第二步通常包括根据系统的 EMI 要求选择电感 (LO)。正如我们上个 月讨论的那样，在谐振附近，这两个组件 的源极阻抗会非常高，从而导致系统不稳 定。图 1 描述了一种控制这种阻抗的方 法，其将串联电阻 (RD) 和电容 (CD) 与输入滤波器并联放臵。利用一个跨接 CO 的电阻，可以阻尼滤波器。

     但是，在大多 数情况下，这样做会导致功率损耗过高。 另一种方法是在滤波器电感的两端添加 一个串联连接的电感和电阻有趣的是，一 旦选择了四个其他电路组件，那么就会有 一个阻尼电阻的最佳选择。图 2 显示的 是不同阻尼电阻情况下这类滤波器的输 出阻抗。红色曲线表示过大的阻尼电阻。 请思考一下极端的情况，如果阻尼电阻器 开启，那么峰值可能会非常的高，且仅由 CO 和 LO 来设定。蓝色曲线表示阻尼电 阻过低。如果电阻被短路，则谐振可由两 个电容和电感的并联组合共同设臵。绿色 曲线代表最佳阻尼值。利用一些包含闭型 解的计算方法(见参考文献 1)就可以很轻 松地得到该值。

选择阻尼电阻

        在选择阻尼组件时，图 3 非常有用。 该图是通过使用 RD Middlebrook 建立 的闭型解得到的。横坐标为阻尼滤波器输 出阻抗与未阻尼滤波器典型阻抗 (ZO = (LO/CO)1/2) 的比。纵坐标值有两个： 阻尼电容与滤波器电容 (N) 的比；以及阻 尼电阻同该典型阻抗的比。利用该图，首 先根据电路要求来选择 LO 和 CO，从 而得到 ZO。随后，电源适配器将最小电源输入阻抗 除以二，得到您的最大输入滤波器源极阻 抗 (6dB)。

          电源适配器最小电源输入阻抗等于 Vinmin2/Pmax。 只需读取阻尼电容与滤波器电容的比以 及阻尼电阻与典型阻抗的比, 您便可以计 算得到一个横坐标值。例如，一个具有 10µH 电感和 10µH 电容的滤波器具有 Zo = (10µH/10 µF)1/2 = 1 Ohm 的典型 阻抗。如果它正对一个 12V 最小输入的 12W 电源适配器进行滤波，那么该电源适配器输入阻 抗将为 Z = V2/P = 122/12 = 12 Ohms。 这样，最大源极阻抗应等于该值的二分之 一，也即 6 Ohms。现在，在 6/1 = 6 的 X 轴上输入该图，那么， CD/CO = 0.1，即 1 µF，同时 RD/ZO = 3，也即 3 Ohms。