一般来说,π 形结构可以提供低的输入输出阻抗,适于所在电路源阻抗和负载阻抗高的场合;T 形结构可以提供高的输入输出阻抗,适用于电源源阻抗和负载阻抗低的场合;L 形结构可以提供高输入阻抗和低输出阻抗(或者相反),适于所在电路低源阻抗和高负载阻抗(或者相反)场合。不管选用哪一种形式的滤波网络结构,都要注意以下设计原则:
1) 双向滤波功能:供电系统对汽车音响提供电流、电源滤波器对来自供电系统的瞬态脉冲起到滤波作用,同时,汽车音响内部的各种高频脉冲信号或数字信号因为电源滤波器的存在,对汽车供电系统的传导发射干扰程度大大降低。
2) 能有效地抑制差模干扰和共模干扰:在汽车音响直流电源设计中要重点考虑差模干扰的抑制性能。
3) 大程度地满足阻抗失配设计原则。
对于瞬态干扰信号,插入损耗要尽可能增大,即尽可能增大信号的反射。根据信号传输理论,当电源的输出阻抗ZO≠滤波器的输人阻抗ZI 时,在电源滤波器的输入端口就会发生反射,反射系数 p=(ZO-ZI)/(ZO+ZI)。
显然,ZO 与ZI 相差越大,p 便越大,端口产生的反射越大,瞬态干扰信号就越难通过。所以,直流电源滤波器输入端口应与汽车供电系统的输出端口处于失配状态,使瞬态干扰信号产生反射,有效抑制瞬态干扰信号进入汽车音响电路。同理,滤波器输出端口应与负载处于失配状态,使汽车音响内部产生的CE 辐射信号产生反射,降低对外围用电设备的干扰。因此,电源滤波器的设计应遵循下列原则:
a) 源内阻是高阻的,则滤波器输人阻抗就应该是低阻的,反之亦然。
b) 负载是高阻的,则滤波器输出阻抗就应该是低阻的,反之亦然。
根据ISO 16750-2 和ISO 7637-2 中对连续电源的内阻Ri 的要求(见表1):其应小于直流0.01Ω。对于低于400Hz 的频率而言,连续电源内部阻抗应为Zi=Ri, 对于不同的瞬态脉冲,Ri 是不同的,参见下表中12V 和24V 供电系统的Ri。输出电压在0Ω负载到大负载(包括窜入电流)之间的变化不应超过1V,它应在100us 的时间内恢复其大幅度的63%。叠加脉动电压Ur 的峰值间应不超过0.2V,低频率应为400Hz。
详解汽车音响直流电源滤波器的设计
对于供电系统中的瞬态干扰信号,功率电感是高阻的,电容是低阻的,所以,电源滤波器与源或负载的端接应遵循下列原则:
a) 如果电源内阻或负载是阻性或感性的,与之端接的滤波器接口就应该是容性的。
b) 如果电源内阻或负载是容性的,与之端接的滤波器接口就应该是感性的。
3.汽车音响直流电源滤波器的设计
通过采用阻抗失配原则选定了电源滤波器的结构,基本上已经决定了电源滤波器的效率。滤波网络两端的阻抗差异越大,滤波器的效率越高,滤波效果也就越好。此外,滤波器的插入损耗,即插入电源噪声滤波器后噪声干扰的衰减程度,这也是在实际设计和使用电源噪声滤波器中需要考虑的因素之一。一般可以用电压幅值的比值来计算表示插入损耗,其值越大,表示滤波器抑制噪声干扰的能力越强。
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