基于二端口网络理论的开关电源直流EMI滤波器的设计

（3）

式中：

g=。

如果令z=，则可以求得相应的参数如下：

g11=gz；g12=g21=z；g22=－L1sz。

下面分析此滤波器电压传递函数的幅频特性，滤波器的电压传递函数为

G(s)==（4）

将参数g代入，应用MATLAB做出其对数幅频特性曲线如图6所示。

图6 系统的幅频特性曲线

显然，在低频段输出电压的衰减较小，高频段的滤波效果比较明显。

由以上分析可以看出，由于此电路元件参数的选择范围较宽,因此较容易设计出满足设计要求，且适用于工程实际的滤波器。作者已将此电路应用到了为长沙某公司所设计的开关电源中。

设计要求为：

1）输入1000V的尖峰电压,最大产生20A电流；

2）滤波器输出电流从0～25A变化时，造成513V电压波动不超过2％。

据此设计要求可得到设计允许值为：

g11=20/1000=0.02；

g22=U/I=(513＊2％)/25=0.4。

最终选定的参数值为：

L1=500μH；L2=140μH；R0=0.3Ω；

C1=470μF；C2=40μF。

将这组参数值代入式(3)得到:

g=5；z=0.003；

g11=gz=0.015；g12=g21=0.003；g22=0.2。

加入此滤波器前后开关电源输出电压波形如下图7所示。

(a) 未加滤波器电源输出波形

(b) 加入滤波器后电源输出波形

图7 开关电源输出波形

3 结语

本文应用二端口网络原理，对开关电源EMI滤波器的设计要求进行了分析总结，得出了3条设计要求，它适合于任何滤波器的设计。从该设计要求出发，可以对现有的开关电源EMI滤波器性能进行分析。本文给出了一个应用该要求设计出的EMI滤波器，并用在了工程实际，运行结果表明该原理理论性与实践性均较好，具有通用性。