首頁 > 新聞資訊 Pi型濾波器是一種無源濾波器，其因三個(gè)組成元器件以希臘字母Pi（π）的形狀排布而得名。Pi型濾波器可以設(shè)計(jì)為低通或高通濾波器，具體取決于所使用的元器件。
用于電源濾波的低通濾波器由在輸入和輸出之間串聯(lián)的電感和跨接的兩個(gè)電容組成，一個(gè)電容跨接輸入端，另一個(gè)跨接輸出端。Pi型濾波器在電源中的主要應(yīng)用是通過充當(dāng)?shù)屯V波器來平滑處理整流器的輸出。
高通濾波器等效電路由在輸入和輸出之間串聯(lián)的一個(gè)電容和跨接的兩個(gè)電感組成，一個(gè)電感跨接輸入端，另一個(gè)跨接輸出端。
本文將只研究低通濾波器。
基本原理
構(gòu)成Pi型濾波器的三個(gè)元器件分別起到阻止交流電流和通過直流電流的作用。輸入端電容負(fù)責(zé)執(zhí)行過濾交流分量的首要階段。接著，電感執(zhí)行下一個(gè)濾波階段，有效地消除所有紋波。最后，輸出端電容過濾掉通過電感的所有交流分量。
特點(diǎn)
Pi型濾波器將以最小的電流損耗產(chǎn)生高輸出電壓，同時(shí)只在輸出端產(chǎn)生非常小的壓降。與不同濾波器類型相比，它的另一個(gè)主要優(yōu)勢是能夠有效減少紋波。但是，當(dāng)在輸出端施加負(fù)載時(shí)，任何通過濾波器的電流都會(huì)導(dǎo)致電壓下降，因此Pi型濾波器無法提供電壓調(diào)節(jié)功能。另外，電流還將流經(jīng)電感，這意味著在高輸出電壓應(yīng)用中，需要使用具有高額定功率的電感。這一限制還必須與高輸入電容要求和高額定電壓相權(quán)衡。此外，此類元器件具有體積龐大、造價(jià)高昂的特征，而這會(huì)對電路板設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。
電壓調(diào)節(jié)
Pi型濾波器需要穩(wěn)定的輸出電壓才能有效工作。不斷變化的輸出負(fù)載或高輸出電流漂移將導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)效果不佳。其交流式電源應(yīng)用通常緊接在橋式整流器電路之后和開關(guān)型控制電路之前。它們的作用是最大限度減少電源電路轉(zhuǎn)換器級輸入端整流電源線上的紋波。
電源隔離
用變壓器代替低通Pi型濾波器中的電感，也能夠達(dá)到相同的紋波過濾效果，且這樣做有一個(gè)好處是，它能夠在整流器輸出和開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換器之間實(shí)現(xiàn)隔離。此舉的另外一個(gè)好處是，變壓器還將提供雙向共模噪聲過濾。在一個(gè)方向上，它減少了出現(xiàn)在整流器輸出端的交流輸入端的噪聲。在另一個(gè)方向，它可以防止開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器電路產(chǎn)生的高頻噪聲通過電源傳導(dǎo)回電源線上。在此配置中，Pi型濾波器也被稱為電源線濾波器。
阻抗匹配
相比簡單的L-C型濾波器，Pi型濾波器的一個(gè)優(yōu)勢是它為電路設(shè)計(jì)人員提供了更大的阻抗匹配靈活性。簡單的L-C型濾波器只有單一元件值，濾波器只針對給定頻率產(chǎn)生所需的阻抗 。相比之下，Pi型濾波器擁有多個(gè)元件值的組合，這些組合會(huì)產(chǎn)生給定頻率所需的阻抗。不同選項(xiàng)的Q因子各不相同，這使設(shè)計(jì)人員能夠在權(quán)衡效率后，選擇最適合設(shè)計(jì)電路的諧振行為。
設(shè)計(jì)約束
對于標(biāo)準(zhǔn)的Pi型濾波器，考慮到元器件的典型尺寸和重量，需要在電路板上為其分配相當(dāng)大的一塊位置。此類濾波器還要求仔細(xì)組裝，以防止任何外部振動(dòng)轉(zhuǎn)化為元器件的物理位移，進(jìn)而在連接到PCB時(shí)，造成引線和焊點(diǎn)開裂。
Pi型濾波器通常用于高功率應(yīng)用。因此，濾波器元器件之間的走線需要盡可能短，并使連接和走線中的電流密度保持在盡可能低的水平上。在涉及高電流的情況下，需要對電感/變壓器進(jìn)行熱管理，以防止產(chǎn)生過熱影響。
在需要隔離的情況下，電源線濾波器可作為獨(dú)立的現(xiàn)成單元并入設(shè)計(jì)中，或者作為電源連接電路中的外部元件處理。這一選項(xiàng)雖然單位成本更高，但它能夠簡化電路板設(shè)計(jì)并可能降低總體制造成本。
概括
Pi型濾波器有助于減少電源電路中的電源紋波，但前提是物理尺寸和重量約束以及熱管理問題不會(huì)妨礙它們的使用。由于電壓調(diào)節(jié)限制，Pi型濾波器不適合用作輸出濾波器，但它們非常適合作為電源電路中的中間級濾波器。使用基于變壓器的Pi型濾波器還有一個(gè)額外的好處，那就是它能夠?yàn)榘踩嚓P(guān)應(yīng)用的設(shè)計(jì)提供電源隔離。
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