无源滤波器

关键词：  电容滤波  LC滤波  π型滤波

对于滤波器主要有两大类：无源滤波器与有源滤波器。

无源滤波器：主要由无源元件R（电阻）、L（电感）、C（电容）组成。

有源滤波器：由集成运放和R（电阻）,C（电阻）组成，具有不用电感，体积小，重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波器电路还具有一定的电压放大和缓冲作用，但是集成运放的带宽有限，所以目前的有源滤波器电路的工作频率难以做的很高。且有源滤波器不适用于高压大电流的负载，常用于信号处理。

本节先介绍几个常用的无源滤波器：

电容滤波

仅采用电容滤波是最简单的滤波方式，通常采用的组合方式是 10uF 的电解电容（根据实际选择）并 0.1uF 的独石电容（陶瓷电容）。

作用：简单讲就是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压

工作原理：当整流电压高于电容电压时电容充电，当整流电压低于电容电压时电容放电，通过电容的充放电的过程，使输出电压基本稳定。

注意点：

1.滤波电容容量大，一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。

2.在使用时，常常配一个小瓷片电容（104），用来滤除高频信号。

LC滤波

LC 滤波也是较常采用的电源滤波方式，设计中应注意 L、C 值的选取，若选取不当不仅不能保护电路，反而会对电路造成损坏。其电路如下：

在电子线路中，电感线圈对交流有限流作用，由电感的感抗公式可知：电感L越大，频率f越高，感抗就越大。因此电感线圈有通低频，阻高频的作用，这就是电感的滤波原理。

上图是LC低通滤波电路，电感在电路最常见的作用就是与电容一起，组成LC滤波电路。电容具有“阻直流，通交流”的本领，而电感则有“通直流，阻交流，通低频，阻高频”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路，那么，交流干扰信号大部分将被电感阻止吸收变成磁感和热能，剩下的大部分被电容旁路到地，这就可以抑制干扰信号的作用，在输出端就获得比较纯净的直流电流。

    另外在LC滤波电路的设计当中，可变换为不同的滤波电路。有低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器。在使用该电路时，一定要注意电感L与电容C不同取值而导致的截至频率不同。

其中： L（电感量） 单位为uH     C(电容量)  单位为pF

π型滤波

π型滤波仅适用于负载输出较平稳，工作电流小，电流变化不大的情况。从实验效果看，对电流有 0～2A 间变化的电路，电感采用 10uH，电容采用220uF 能有较好的滤波效果。其电路如下：

        对于单板的电源输入侧，出于上电特性及热插拔的需要，需要加π型滤波电路，基本的电路形式如图 样例2 所示。 其中，C3为输入侧的输入电容，L1为输入电感，C4为π型滤波电路的输出侧电容。C3的主要目的是为了限制上电瞬间的电压上升率，并滤除输入侧电路由电源引入的纹波，因此，C3一般是由直流电容及交流电容组成的并联电容组，其中直流电容的主要作用是去除电容中的纹波，而交流电容的主要作用是为了去耦。

        输入侧一般选取钽电容，去耦电容的值为 0.01uf-1uf 之间，针式或贴片均可，但从生产工艺的角度，则以选取贴片为佳，推荐的参数为直流电容 10uf，交流电容 0.1uf。 电感的作用为抑制电流变化率，电感越大，抑制效果越好，但同时电感太大时的上电特性不好，上电及下电时，电感两端会产生反电势，这样会对后面的负载产生影响，故参数不宜过大，因而推荐的参数为 10uH。

      输出侧的电容不仅要完成去耦及滤纹波的作用，而且还须维持滤波后电平不受电感反电势的影响，兼顾考虑板内负载大小及板内其他去耦电容的数量，推荐参数为直流电容 10uf，交流电容 0.01-1uf。