CN102545564A - 电源滤波电路及其建模方法 - Google Patents
电源滤波电路及其建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102545564A CN102545564A CN2011104477069A CN201110447706A CN102545564A CN 102545564 A CN102545564 A CN 102545564A CN 2011104477069 A CN2011104477069 A CN 2011104477069A CN 201110447706 A CN201110447706 A CN 201110447706A CN 102545564 A CN102545564 A CN 102545564A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low pass
- pass filter
- frequency
- electric source
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Filters And Equalizers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电源滤波电路及其建模方法,上述电源滤波电路包括用于滤除高频噪音的一阶RC低通滤波器和L型低通滤波器,以及用于滤除高频噪音的电容组Cn;上述一阶RC低通滤波器的输出端与上述L型滤波器的输入端连接,上述L型滤波器的输出端与上述电容器组Cn的一端连接。本发明结构简单,易于实现,且提高了设计的效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其涉及一种电源滤波电路及其建模方法。
背景技术
电源滤波电路的目的是通过电路,将电源模块上的噪声和杂音去除掉。目前大部分使用的是LCPI型滤波电路。
LCPI型滤波器的问题在于:由于磁珠和电容器件参数设置不优,容易在低频频段引起振荡,对于一些在低频部分(10KHz-1MHz,例如电源的开关噪声)噪声较大的电源,不能很好的起到电源滤波的作用。尤其是应用于承载网业务类单板时,其时钟模块输出的时钟对低频噪声敏感。低频噪声会引起时钟抖动,这样送出的时钟作为高速信号的参考时钟存在误码风险。
发明内容
本发明的目的是,提供一种电源滤波电路及其建模方法,以优化现有技术中电源滤波时存在振荡的问题。
本发明提供了一种电源滤波电路,包括用于滤除高频噪音的一阶RC低通滤波器和L型低通滤波器,以及用于滤除高频噪音的电容组Cn;上述一阶RC低通滤波器的输出端与上述L型滤波器的输入端连接,上述L型滤波器的输出端与上述电容器组Cn的一端连接。
本发明提供了一种上述电源滤波电路的建模方法,上述方法为:
对上述电源滤波电路进行建模;
根据一阶RC低通滤波器的传递函数、幅频曲线及截止频率,确定上述电源滤波电路的一阶RC低通滤波器各元件的取值范围;
根据L型低通滤波器的传递函数及截止频率,确定上述电源滤波电路的L型低通滤波器各元件的取值范围;
根据电源滤波电路的截止频率,确定上述电源滤波电路各元件的取值。
本发明不仅改善了低频噪声的滤波效果,同时保证了高频噪声的滤波能力;有效得避免了LCPI型滤波器在低频段易振荡的问题,保证了器件的正常供电,并且结构简单,易于实现,同时滤波电路各元件的参数简单易算,提高了设计的效率和可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明电源滤波电路的优选实施例示意图;
图2是图1所示电源滤波电路的建模方法优选实施例的流程图;
图3是图1所示电源滤波电路的模型示意图;
图4是图1所示电源滤波电路应用在时钟器件及其供电电源之间的电路示意图;
图5是图4所示电源滤波电路的仿真幅频曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,是本发明电源滤波电路的优选实施例示意图,包括用于滤除高频噪音的一阶RC低通滤波器和L型低通滤波器,以及用于滤除高频噪音的电容组Cn;
一阶RC低通滤波器由串联连接的电阻R及第一电容C1组成,上述电阻R与上述第一电容C1相连的一端为上述RC低通滤波器的输出端,上述电阻R的另一端为上述RC低通滤波器的输入端,上述第一电容C1的另一端接地;
L型滤波器由串联连接的磁珠L及第二电容C2组成,上述磁珠L与及上述第二电容C2相连的一端为上述L型滤波器的输出端,上述磁珠L的另一端为上述L型滤波器的输入端,上述第二电容C2的另一端接地;
电容组Cn为n个并联连接的小容值电容结构;
在其他实施例中,电容组Cn还可以是一个单独的小容值电容。
一阶RC低通滤波器的输出端与L型滤波器的输入端连接,L型滤波器的输出端与电容器组Cn的输入端相连。
如图2所示,是图1所示电源滤波电路的建模方法优选实施例的流程图,本实施例具体包括以下步骤:
步骤S01:对电源滤波电路进行建模;
电源滤波电路的一阶RC低通滤波器和L型低通滤波器实际上是两个独立的滤波系统,它们的频域滤波特性在对数坐标上是简单叠加的。
本步骤具体包括以下步骤:
步骤11:将L型低通滤波器的磁珠L的模型取为电感Lc和ESR(等效串联电阻)r1串联;
步骤12:将所L型低通滤波器的第二电容C2的模型取为电容C与ESRr2串联;
步骤13:忽略电容组Cn。
如图3所示,是图1所示电源滤波电路的模型示意图。
步骤S02:根据一阶RC低通滤波器的传递函数、幅频曲线及截止频率,确定上述电源滤波电路的一阶RC低通滤波器各元件的取值范围;
由于低频电源开关噪声主要在100kHz~1MHz,为了保证低频噪声的滤波效果,一阶RC低通滤波器的截止频率应为kHz级。
本步骤具体包括以下步骤:
步骤21:根据一阶RC低通滤波器的传递函数:
幅频曲线:
及截止频率,确定上述一阶RC低通滤波器的电阻R的取值范围为小于1欧姆;
一阶RC低通滤波器的波特图的斜率是20dB/十倍频程。
上述公式中,ω=2πf,ω的单位为弧度/秒,f为频率;
步骤22:根据上述截止频率及上述电阻R的取值,计算得到上述第一电容C1的取值范围。
本步骤只要根据需要设计的一阶RC低通滤波器的截止频率,使得电容C1的取值与电阻R相配合即可。
步骤S03:根据L型低通滤波器的传递函数及截止频率,确定电源滤波电路的L型低通滤波器各元件的取值范围;
由于L型低通滤波器是用于更好地滤除频率高于电源开关噪声的高频噪声,故为了保证高频噪声的滤波效果,L型低通滤波器的截止频率应设计在1MHz以内。
本步骤具体包括以下步骤:
步骤31:根据L型低通滤波器的传递函数:
其中,Rload为负载等效电阻,且Rload>>r1,Rload>>r2;得到超调频点为:
超调幅度为:
根据上述L型低通滤波器的传递函数可知,传输函数中分母的极小值会造成传输函数出现极大值,而这个极大值就是引起电源滤波电路不稳定地方,即产生超调,生成超调频点。从上述超调频点和超调幅度公式来看,第二电容C2选择ESR较大的电容对于电源滤波电路的稳定有好处。
步骤32:根据上述超调频点及超调幅度,确定上述第二电容C2的ESRr2的取值范围为百毫欧姆级;
由于L型低通滤波电路的截止频率应在1MHz以内,故第二电容C2的ESRr2的取值范围为百毫欧姆级。
步骤S04:根据电源滤波电路的截止频率,确定上述电源滤波电路各元件的取值。
本发明中,电容组Cn一般取值为1000pF~10uF,具体取值按照实际的设计需求决定。
如图4所示,是图1所示电源滤波电路应用在时钟器件及其供电电源之间的电路示意图;本实施例中,电阻、电感、电容的封装需要控制在1210封装范围内,供电电压为3.3V,且电源滤波电路的截止频率设计为10kHz以内。为了保证时钟器件的供电,电阻R取值为0.15Ω,第一电容C1取值为100uF,磁珠L选取ESR为0.09Ω,180Ω(100MHz),第二电容C2取值为100uF,0.55Ω,滤高频的电容组Cn为4个并联的小容值电容:1、2、3、4,其容值依次为0.1uF、0.1uF、0.1uF、1000pF;各器件的取值过程具体如下:
本实施例中,供电电压为3.3V,电源开关噪声约为300kHz,设计要求的频率f为300kHz,噪声应抑制达到-40dB以上。那么,一阶RC低通滤波器的截止频率设计为10kHz左右,可以满足设计要求。同时,为了保证时钟器件的供电电压,电阻R选取0805封装的阻值为0.15Ω的电阻;根据公式:
计算出第一电容C1的电容为106.15uF,则本实施例选取容值为100uF的1210封装的陶瓷电容。
本实施例中,磁珠L选取普通0603封装的磁珠,其阻抗基本都在1 50欧至200欧之间(100MHz),可折算出其感值Lc大约是0.1 uH至0.3uH之间。
因为L型低通滤波电路的波特图的斜率是40dB/十倍频程,所以要保证电源开关噪声在300kHz的时候不受谐振超调的影响,需要将L型低通滤波的超调频率设置为至少小于30kHz。根据公式:
为方便理论计算,忽略r1、r2,计算得出C2的值至少大于100uF,故本实施例中,第二电容C2选择容值为100uF的电容。同时,为降低超调幅度,选取第二电容C2的ESR为0.55Ω,即比一般100uF的电容的ESR大。
如图5所示,是图4所示电源滤波电路的仿真幅频曲线示意图,图中,横轴表示频率f,纵轴表示dB。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种电源滤波电路,其特征在于,包括用于滤除高频噪音的一阶RC低通滤波器和L型低通滤波器,以及用于滤除高频噪音的电容组Cn;所述一阶RC低通滤波器的输出端与所述L型滤波器的输入端连接,所述L型滤波器的输出端与所述电容器组Cn的一端连接。
2.根据权利要求1所述的电源滤波电路,其特征在于,所述一阶RC低通滤波器由串联连接的电阻R及第一电容C1组成,所述电阻R与所述第一电容C1相连的一端为所述RC低通滤波器的输出端,所述电阻R的另一端为所述RC低通滤波器的输入端,所述第一电容C1的另一端接地。
3.根据权利要求1或2所述的电源滤波电路,其特征在于,所述L型滤波器由串联连接的磁珠L及第二电容C2组成,所述磁珠L与及所述第二电容C2相连的一端为所述L型滤波器的输出端,所述磁珠L的另一端为所述L型滤波器的输入端,所述第二电容C2的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的电源滤波电路,其特征在于,所述电容组Cn为1个小容值电容,或者为多个并联连接的小容值电容结构。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的电源滤波电路的建模方法,所述方法为:
对所述电源滤波电路进行建模;
根据一阶RC低通滤波器的传递函数、幅频曲线及截止频率,确定所述电源滤波电路的一阶RC低通滤波器各元件的取值范围;
根据L型低通滤波器的传递函数及截止频率,确定所述电源滤波电路的L型低通滤波器各元件的取值范围;
根据电源滤波电路的截止频率,确定所述电源滤波电路各元件的取值。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述对电源滤波电路进行建模步骤具体为:
将所述L型低通滤波器的磁珠L的模型取为电感Lc和等效串联电阻ESRr1串联;
将所述L型低通滤波器的第二电容C2的模型取为电容C与ESRr2串联;
忽略所述电源滤波电路的电容组Cn。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,
所述一阶RC低通滤波器的截止频率为kHz级;
所述L型低通滤波器的截止频率小于1MHz。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述根据一阶RC低通滤波器的传递函数、幅频曲线及截止频率,确定所述电源滤波电路的一阶RC低通滤波器各元件的取值范围步骤具体为:
根据一阶RC低通滤波器的传递函数:
幅频曲线:
以及截止频率,确定所述一阶RC低通滤波器的电阻R的取值范围为小于1欧姆;
根据所述截止频率及所述电阻R的取值范围,计算得到所述第一电容C1的取值范围。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述根据L型低通滤波器的传递函数及截止频率,确定所述L型低通滤波器各元件的取值范围步骤具体为:
根据L型低通滤波器的传递函数:
其中,Rload为负载等效电阻,且Rload>>r1,Rload>>r2;得到超调频点为:
超调幅度为:
根据所述L型低通滤波器的截止频率及所述超调频点、超调幅度,确定所述第二电容C2的ESRr2的取值范围为百毫欧姆级。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2011104477069A CN102545564A (zh) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 电源滤波电路及其建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2011104477069A CN102545564A (zh) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 电源滤波电路及其建模方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102545564A true CN102545564A (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=46351709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2011104477069A Pending CN102545564A (zh) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | 电源滤波电路及其建模方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102545564A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102364481A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-02-29 | 中兴通讯股份有限公司 | 磁珠仿真模型建模方法及装置 |
CN104539264A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 深圳市宝安任达电器实业有限公司 | 应用于eps电源系统的滤波方法及滤波电路 |
CN105391286A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-03-09 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种基于高通平台的电源供电电路 |
CN109756202A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-14 | 华勤通讯技术有限公司 | 一种马达驱动电路及终端 |
CN109980907A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-05 | 杭州易和网络有限公司 | 低成本的高频滤波电路 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101237184A (zh) * | 2008-02-28 | 2008-08-06 | 上海交通大学 | 输出可调型开关电源的采样反馈控制电路及其控制方法 |
CN101399529A (zh) * | 2008-11-04 | 2009-04-01 | 东南大学 | 一种双极型带宽可调的低通滤波器 |
CN201341118Y (zh) * | 2009-01-14 | 2009-11-04 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 新型低通滤波电路 |
CN201557091U (zh) * | 2009-12-16 | 2010-08-18 | 台安科技(无锡)有限公司 | 用于将pwm信号转换为模拟信号的电路 |
-
2011
- 2011-12-28 CN CN2011104477069A patent/CN102545564A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101237184A (zh) * | 2008-02-28 | 2008-08-06 | 上海交通大学 | 输出可调型开关电源的采样反馈控制电路及其控制方法 |
CN101399529A (zh) * | 2008-11-04 | 2009-04-01 | 东南大学 | 一种双极型带宽可调的低通滤波器 |
CN201341118Y (zh) * | 2009-01-14 | 2009-11-04 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 新型低通滤波电路 |
CN201557091U (zh) * | 2009-12-16 | 2010-08-18 | 台安科技(无锡)有限公司 | 用于将pwm信号转换为模拟信号的电路 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
卢宇潇: "GPS接收机内带镜像抑制的中频滤波器设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
朱欣华等: "《智能仪器原理与设计》", 30 June 2011, 高等教育出版社 * |
秦树人等: "《现代虚拟仪器》", 31 March 2011, 机械工业出版社 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102364481A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-02-29 | 中兴通讯股份有限公司 | 磁珠仿真模型建模方法及装置 |
CN104539264A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 深圳市宝安任达电器实业有限公司 | 应用于eps电源系统的滤波方法及滤波电路 |
CN104539264B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-08-25 | 深圳市宝安任达电器实业有限公司 | 应用于eps电源系统的滤波方法及滤波电路 |
CN105391286A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-03-09 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种基于高通平台的电源供电电路 |
CN105391286B (zh) * | 2015-11-06 | 2018-05-01 | 上海斐讯数据通信技术有限公司 | 一种基于高通平台的电源供电电路 |
CN109980907A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-05 | 杭州易和网络有限公司 | 低成本的高频滤波电路 |
CN109756202A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-14 | 华勤通讯技术有限公司 | 一种马达驱动电路及终端 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102545564A (zh) | 电源滤波电路及其建模方法 | |
CN111293986B (zh) | 一种射频调制电路 | |
CN101814898B (zh) | 一种射频放大器和数字预失真系统 | |
CN105144577A (zh) | D类放大器 | |
CN102983837A (zh) | 一种自举高通滤波电路 | |
CN103414191B (zh) | 一种新型并网接口滤波器及其无源阻尼方法 | |
CN111355469A (zh) | 一种产生额外传输零点的滤波电路及滤波器 | |
CN206656736U (zh) | 一种光纤陀螺仪低工作电压调制信号电路 | |
CN204992586U (zh) | 一种二阶三相四线有源滤波装置输出滤波器 | |
CN206620108U (zh) | 一种新型滤除工频干扰的带阻滤波器 | |
CN103869875B (zh) | 一种具有时钟参考源电路的信号发生器 | |
CN210075073U (zh) | 一种不产生大启动电流的直流电源滤波器 | |
CN207460112U (zh) | Lc低通滤波器 | |
CN202856700U (zh) | 小群时延晶体滤波器 | |
CN202856698U (zh) | 一种新型宽带移相器 | |
CN106374872B (zh) | 一种低功耗复数滤波器电路 | |
CN102820870B (zh) | 超宽频带的90°有源电桥 | |
CN204272080U (zh) | 一种数字锁相环谐振器 | |
CN203537345U (zh) | 基于pwm逆变器的lc滤波器 | |
CN109520402A (zh) | 一种产生旋变激励信号的硬件电路 | |
CN103457572B (zh) | 一种二阶有源滤波电路 | |
CN211063585U (zh) | 一种产生额外传输零点的滤波电路及滤波器 | |
CN106208058B (zh) | 一种基于辅助环储能系统的调谐滤波器设计方法 | |
CN203057120U (zh) | 小型化均衡器 | |
CN108667435A (zh) | 一种恒流功率放大电路及设计方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120704 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |