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新手,关于增大后级滤波的问题

新手请教一个问题:我在使用PIExpert 8.5设计开关电源时,想增大后级滤波的电感和电容(如下图),以减小输出纹波,但出现了下面的警告:

设计警告:说明:选定的后级滤波值过大。修复:减小后级滤波值,以使谐振频率高于10khz。

 

请问:增大后级滤波的电感和电容,不是滤波效果更好吗? 为什么还要考虑谐振的频率?谐振频率低了有什么不好吗?

谢谢啦!

 

  

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谢厚林
LV.12
2
2012-03-23 09:28
可以增大第一个电容。第二个电容要和电感一起调节。
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luchao114
LV.6
3
2012-03-23 20:19
如果太大了,就影响了响应速度了。
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gdzxjzxj
LV.2
4
2012-03-24 03:25
@谢厚林
可以增大第一个电容。第二个电容要和电感一起调节。
多谢!
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gdzxjzxj
LV.2
5
2012-03-24 03:25
@luchao114
如果太大了,就影响了响应速度了。
多谢!
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gdzxjzxj
LV.2
6
2012-03-29 09:34
@谢厚林
可以增大第一个电容。第二个电容要和电感一起调节。

谢工,您好!

我的应用是用于微机控制和通讯,应用电源图中的VA为+15V通讯电路电源,VCC为+5V微机工作电源。工作时,VA点电流很小,连续电流约200mA左右,但在通讯发生时,瞬间电流可达2A,期间平均电流最大600mA,只是时间不长,根据数据量的大小,峰值电流的持续时间为200ms~2s之间。我选择了PKS603作为电源主控芯片,并用PIExpert 8.5设计了电源电路和参数。我的通讯频带为115~138kHz,PKS603的工作频率为277kHz。

为减少电源开关频率对通讯的影响,我拟增大后级滤波(通讯电路要求在电源入口处设置470~4700uF的大电容以满足突发峰值电流的供给),但直接增大会影响电源的瞬态响应速度,所以考虑第一级后级滤波参数不变,其后再增加一级电感为150uH,电容为1000uF的LC滤波,并在三个输出电容两端分别并联一个1uF的X7R电容,这样是否可行?

另外,软件计算的Cin为33uF,我加大到了47uF。

还有就是钳位电路的R1电阻为2W,应该发热比较厉害,而且体积也大,能否采用其他方式将其去掉?

再者,为了使AC-DC工作稳定,电源主控虽然可直接支持两路电源输出(+15V和+5V),但我特意将两路AC-DC输出改为一路(+15V),并将+5V DC-DC电源作为+15V AC-DC电源的负载,以求增加AC-DC的稳定性,这样是否会更好?

请多多指教,谢谢!

图片在一楼,第二张为PIExpert8.5推荐的电路,第三张是准备采用的电路。

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谢厚林
LV.12
7
2012-03-30 08:45
@gdzxjzxj
谢工,您好!我的应用是用于微机控制和通讯,应用电源图中的VA为+15V通讯电路电源,VCC为+5V微机工作电源。工作时,VA点电流很小,连续电流约200mA左右,但在通讯发生时,瞬间电流可达2A,期间平均电流最大600mA,只是时间不长,根据数据量的大小,峰值电流的持续时间为200ms~2s之间。我选择了PKS603作为电源主控芯片,并用PIExpert8.5设计了电源电路和参数。我的通讯频带为115~138kHz,PKS603的工作频率为277kHz。为减少电源开关频率对通讯的影响,我拟增大后级滤波(通讯电路要求在电源入口处设置470~4700uF的大电容以满足突发峰值电流的供给),但直接增大会影响电源的瞬态响应速度,所以考虑第一级后级滤波参数不变,其后再增加一级电感为150uH,电容为1000uF的LC滤波,并在三个输出电容两端分别并联一个1uF的X7R电容,这样是否可行?另外,软件计算的Cin为33uF,我加大到了47uF。还有就是钳位电路的R1电阻为2W,应该发热比较厉害,而且体积也大,能否采用其他方式将其去掉?再者,为了使AC-DC工作稳定,电源主控虽然可直接支持两路电源输出(+15V和+5V),但我特意将两路AC-DC输出改为一路(+15V),并将+5VDC-DC电源作为+15VAC-DC电源的负载,以求增加AC-DC的稳定性,这样是否会更好?请多多指教,谢谢!图片在一楼,第二张为PIExpert8.5推荐的电路,第三张是准备采用的电路。

我的建议是:重新用TOP26X系列来设计,PKS603用的人很少。如果需要峰值功率选大点的IC。15V2A工作电流也是很简单的。TOP265VG就可以满足。

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gdzxjzxj
LV.2
8
2012-03-30 13:39
@谢厚林
我的建议是:重新用TOP26X系列来设计,PKS603用的人很少。如果需要峰值功率选大点的IC。15V2A工作电流也是很简单的。TOP265VG就可以满足。

非常感谢谢工!

不过我现在选用的不是LNK603,是PKS603,它应该适用于峰值功率与连续功率之比比较大的场合,应该比较适合我的应用吧,而且由于频率高,使用的变压器小(EE16),我整个产品的元件高度希望在17mm以下。

做了电源的板子,今天试了一下,感觉还可以,就是连续输出电流达到2.1A后,再大就断电了(应该是电源保护了),要重新上电才能继续工作;电流1.5A以上时间长了(大概3分钟吧)变压器有点发热,芯片就发热的比较厉害了,好在我的应用没那么大电流,时间也没那么长,我试了通讯时间比较长的,完全没有发热的感觉。测了一下纹波,在-5~+10mV之间,比较满意,不用再加X7R电容和增加后级滤波了(不过还是试了,没有明显的效果)。

若采用TOPSwitch-JX系列,频率和我的通讯频带正好一致,怕产生干扰不好处理。

成本虽然不是主要考虑的问题,但还是希望尽量降低成本。(就是觉得AC-DC后面串联DC-DC来用,DC-DC有点浪费的感觉)

最近一段时间,先后用PIExpert设计了三个电源,都能达到设计目的,看来该软件还是比较可靠的(对于我这个开关电源新手来说)。

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谢厚林
LV.12
9
2012-03-30 17:30
@gdzxjzxj
非常感谢谢工!不过我现在选用的不是LNK603,是PKS603,它应该适用于峰值功率与连续功率之比比较大的场合,应该比较适合我的应用吧,而且由于频率高,使用的变压器小(EE16),我整个产品的元件高度希望在17mm以下。做了电源的板子,今天试了一下,感觉还可以,就是连续输出电流达到2.1A后,再大就断电了(应该是电源保护了),要重新上电才能继续工作;电流1.5A以上时间长了(大概3分钟吧)变压器有点发热,芯片就发热的比较厉害了,好在我的应用没那么大电流,时间也没那么长,我试了通讯时间比较长的,完全没有发热的感觉。测了一下纹波,在-5~+10mV之间,比较满意,不用再加X7R电容和增加后级滤波了(不过还是试了,没有明显的效果)。若采用TOPSwitch-JX系列,频率和我的通讯频带正好一致,怕产生干扰不好处理。成本虽然不是主要考虑的问题,但还是希望尽量降低成本。(就是觉得AC-DC后面串联DC-DC来用,DC-DC有点浪费的感觉)最近一段时间,先后用PIExpert设计了三个电源,都能达到设计目的,看来该软件还是比较可靠的(对于我这个开关电源新手来说)。

17mm一下可以用EPC磁芯。

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谢厚林
LV.12
10
2012-03-30 17:30
@gdzxjzxj
非常感谢谢工!不过我现在选用的不是LNK603,是PKS603,它应该适用于峰值功率与连续功率之比比较大的场合,应该比较适合我的应用吧,而且由于频率高,使用的变压器小(EE16),我整个产品的元件高度希望在17mm以下。做了电源的板子,今天试了一下,感觉还可以,就是连续输出电流达到2.1A后,再大就断电了(应该是电源保护了),要重新上电才能继续工作;电流1.5A以上时间长了(大概3分钟吧)变压器有点发热,芯片就发热的比较厉害了,好在我的应用没那么大电流,时间也没那么长,我试了通讯时间比较长的,完全没有发热的感觉。测了一下纹波,在-5~+10mV之间,比较满意,不用再加X7R电容和增加后级滤波了(不过还是试了,没有明显的效果)。若采用TOPSwitch-JX系列,频率和我的通讯频带正好一致,怕产生干扰不好处理。成本虽然不是主要考虑的问题,但还是希望尽量降低成本。(就是觉得AC-DC后面串联DC-DC来用,DC-DC有点浪费的感觉)最近一段时间,先后用PIExpert设计了三个电源,都能达到设计目的,看来该软件还是比较可靠的(对于我这个开关电源新手来说)。

TOP258PN可以用66Khz的

 

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gdzxjzxj
LV.2
11
2012-03-30 23:06
@谢厚林
17mm一下可以用EPC磁芯。

以前没有接触过高频变压器,只在市场上看到一些磁芯,知道有EE,EI,EFD,感觉EFD比较低矮,很喜欢,可惜不会用,您说的EPC磁芯都不知道是否容易买到,以后去市场会关注一下的。

之前做了一个33W的开关电源,用的是TOP256Y,EE28磁芯,可以满足性能要求,就是连续输出功率太小,感觉浪费,而且体积太大太高了,只好放弃(我做的第一个AC-DC)。

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gdzxjzxj
LV.2
12
2012-03-30 23:17
@谢厚林
TOP258PN可以用66Khz的 

是,但担心66kHz的二次谐波正好和我的通讯频带重叠,有点担心,就没用,而且频率降低了,变压器体积会更大。

后来在这个论坛里看到有人提到PKS系列,看了资料,感觉很适合我,就决定试一下,好用就用这个了,今天的试验还挺成功,价格比TOP256便宜多了,整体高度也都在17mm以下了(EE16磁芯),而且整个电源占的板面也小多了,还是挺满意的,要知道,这个电源设计的连续输出功率才4.5W,之前做的6W的电源(我做的第二个,用的是TNY275P)都带不动我的板子。

明天再试一下把钳位电路换成P6KE200,看是否会有问题,争取把那个2W的大电阻去掉,毕竟我的应用不需要那么大的电源功率,估计能行。

明天再在输入电容两端并上个10M的电阻试试,这几天试验电源,给电了好几次了。

 

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谢厚林
LV.12
13
2012-03-31 08:42
@gdzxjzxj
是,但担心66kHz的二次谐波正好和我的通讯频带重叠,有点担心,就没用,而且频率降低了,变压器体积会更大。后来在这个论坛里看到有人提到PKS系列,看了资料,感觉很适合我,就决定试一下,好用就用这个了,今天的试验还挺成功,价格比TOP256便宜多了,整体高度也都在17mm以下了(EE16磁芯),而且整个电源占的板面也小多了,还是挺满意的,要知道,这个电源设计的连续输出功率才4.5W,之前做的6W的电源(我做的第二个,用的是TNY275P)都带不动我的板子。明天再试一下把钳位电路换成P6KE200,看是否会有问题,争取把那个2W的大电阻去掉,毕竟我的应用不需要那么大的电源功率,估计能行。明天再在输入电容两端并上个10M的电阻试试,这几天试验电源,给电了好几次了。 
TNY278PN设计一个电源看能不能带动你的电源,TNY278PN价格会好很多。
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gdzxjzxj
LV.2
14
2012-03-31 10:13
@谢厚林
TNY278PN设计一个电源看能不能带动你的电源,TNY278PN价格会好很多。

好的,我马上试试,谢谢!

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谢厚林
LV.12
15
2012-03-31 13:37
@gdzxjzxj
好的,我马上试试,谢谢!
变压器再计算一下。要按TNY278PN
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gdzxjzxj
LV.2
16
2012-04-01 13:25
@谢厚林
变压器再计算一下。要按TNY278PN

谢工,您好!

我按您说的算了一下15W的电源,要用到EE22的变压器,再小就报警说没有合适的材料可选用了,看来必须修改软件库,把低磁芯参数写进软件里去了,可这我不知道怎样做。

另外,我看了POWER的官网,PeakSwitch系列芯片是在存档产品一栏里,是不是即将要停产的产品了?

 

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谢厚林
LV.12
17
2012-04-02 18:21
@gdzxjzxj
谢工,您好!我按您说的算了一下15W的电源,要用到EE22的变压器,再小就报警说没有合适的材料可选用了,看来必须修改软件库,把低磁芯参数写进软件里去了,可这我不知道怎样做。另外,我看了POWER的官网,PeakSwitch系列芯片是在存档产品一栏里,是不是即将要停产的产品了? 
那就用tny280,变压器就可以小些。
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gdzxjzxj
LV.2
18
2012-04-03 07:59
@谢厚林
那就用tny280,变压器就可以小些。

果然,我算了一个7.5W连续,18W峰值的电源,变压器可以用EE13的磁芯,不过估计引脚间距太小了,就强制用的EE16,EE16可以满足要求了,而且使用PI滤波器,将一个大输入电容分成了两个小电容,这样可以将电容立起来了,还去掉了输入端的X电容,再者就是钳位电路用P6KE200A既可,也去掉了2W的大电阻了。

感觉挺好,就这么用了,但又要多花一周左右的时间做多一组试验,呵呵呵呵

感谢谢工!哈哈哈哈

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谢厚林
LV.12
19
2012-04-03 08:08
@gdzxjzxj
果然,我算了一个7.5W连续,18W峰值的电源,变压器可以用EE13的磁芯,不过估计引脚间距太小了,就强制用的EE16,EE16可以满足要求了,而且使用PI滤波器,将一个大输入电容分成了两个小电容,这样可以将电容立起来了,还去掉了输入端的X电容,再者就是钳位电路用P6KE200A既可,也去掉了2W的大电阻了。感觉挺好,就这么用了,但又要多花一周左右的时间做多一组试验,呵呵呵呵感谢谢工!哈哈哈哈
用p6ke来钳位,漏感要做的小。
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gdzxjzxj
LV.2
20
2012-04-04 09:41
@谢厚林
用p6ke来钳位,漏感要做的小。

这个我会和做变压器的强调。

不过我还是担心开关频率(132kHZ)与通讯频带(110~138kHZ)的重叠问题,怕干扰。

peakswitch系列是即将要停产了嘛?若是,代替的应该是哪个系列?

感谢谢工!

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谢厚林
LV.12
21
2012-04-04 10:16
@gdzxjzxj
这个我会和做变压器的强调。不过我还是担心开关频率(132kHZ)与通讯频带(110~138kHZ)的重叠问题,怕干扰。peakswitch系列是即将要停产了嘛?若是,代替的应该是哪个系列?感谢谢工!
你要变压器小,频率就要高,peakswitch也是在比较轻的载是工作在132khz
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gdzxjzxj
LV.2
22
2012-04-04 10:48
@谢厚林
你要变压器小,频率就要高,peakswitch也是在比较轻的载是工作在132khz

哦!原来是这样!

刚又看了POWER的整个产品系列,原来他的TOPSwitch-HX系列中的TOP25XP\G\M封装也支持比较大的峰值功率输出,只是工作频率为66KHz,Y封装工作在132khZ,但视乎不支持峰值功率输出。

我刚开始用的是TOP256Y,目的是要提高工作频率以减小变压器高度。刚用软件模拟计算了一下,若功率不要原来设计的那么大的话,也可以使用EE16变压器,不过这款芯片的价格视乎很高。

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gdzxjzxj
LV.2
23
2012-04-04 10:55
@gdzxjzxj
哦!原来是这样!刚又看了POWER的整个产品系列,原来他的TOPSwitch-HX系列中的TOP25XP\G\M封装也支持比较大的峰值功率输出,只是工作频率为66KHz,Y封装工作在132khZ,但视乎不支持峰值功率输出。我刚开始用的是TOP256Y,目的是要提高工作频率以减小变压器高度。刚用软件模拟计算了一下,若功率不要原来设计的那么大的话,也可以使用EE16变压器,不过这款芯片的价格视乎很高。
现在我试的PeakSwitch使用的很成功,价格也还比较低,就是担心该芯片是否会即将停产。
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谢厚林
LV.12
24
2012-04-04 12:04
@gdzxjzxj
现在我试的PeakSwitch使用的很成功,价格也还比较低,就是担心该芯片是否会即将停产。
不会停产,只用f的人非常少。
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gdzxjzxj
LV.2
25
2012-04-04 15:47
@谢厚林
不会停产,只用f的人非常少。

哦,原来是这样,那我就没什么担心的了,谢谢谢工!

我买样片还比较容易,价格也还算比较低(比TOP低很多,比LNK稍贵,但感觉价格可以接受),我把峰值功率降低,连续功率调高,并使用原变压器重新设计了一下,可以满足使用要求并有一定的余量即可,电路元件做了相应调整,感觉比之前的可爱多了,哈哈哈哈

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谢厚林
LV.12
26
2012-04-04 17:05
@gdzxjzxj
哦,原来是这样,那我就没什么担心的了,谢谢谢工!我买样片还比较容易,价格也还算比较低(比TOP低很多,比LNK稍贵,但感觉价格可以接受),我把峰值功率降低,连续功率调高,并使用原变压器重新设计了一下,可以满足使用要求并有一定的余量即可,电路元件做了相应调整,感觉比之前的可爱多了,哈哈哈哈

哪没问题,有什么问题联系我。

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gdzxjzxj
LV.2
27
2012-04-05 15:57
@谢厚林
哪没问题,有什么问题联系我。

好的,谢谢谢工!

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gdzxjzxj
LV.2
28
2012-04-24 15:01
@谢厚林
哪没问题,有什么问题联系我。

请教谢工:

我用PIExpert设计了双路输出的电源,现在做出来了,加电测试,发现5V输出正常,为4.99V,但15V输出就差得很远,达到20.47V,请问,该电路问题在哪里呢?

我自己的感觉是,15V输出并没有反馈给控制芯片,所以只能靠变压器的变比了。如果这样的话,15V输出岂不是无法稳定?

望指教!

 

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luchao114
LV.6
29
2012-04-24 18:00
@gdzxjzxj
请教谢工:我用PIExpert设计了双路输出的电源,现在做出来了,加电测试,发现5V输出正常,为4.99V,但15V输出就差得很远,达到20.47V,请问,该电路问题在哪里呢?我自己的感觉是,15V输出并没有反馈给控制芯片,所以只能靠变压器的变比了。如果这样的话,15V输出岂不是无法稳定?望指教![图片] 
这个想法就错了,15V那条支路,它的功率只有1W以下,完全可以不需要光耦反馈的。建议,将C12和L5去掉,负载端并一个稳压二极管或者从15V电源上取电压给431比较器。
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luchao114
LV.6
30
2012-04-24 18:07
@gdzxjzxj
请教谢工:我用PIExpert设计了双路输出的电源,现在做出来了,加电测试,发现5V输出正常,为4.99V,但15V输出就差得很远,达到20.47V,请问,该电路问题在哪里呢?我自己的感觉是,15V输出并没有反馈给控制芯片,所以只能靠变压器的变比了。如果这样的话,15V输出岂不是无法稳定?望指教![图片] 
15V输出,一般用一个贴片6.8uF/50V的贴片电容就应该可以了,你试试看。
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gdzxjzxj
LV.2
31
2012-04-24 18:39
@luchao114
这个想法就错了,15V那条支路,它的功率只有1W以下,完全可以不需要光耦反馈的。建议,将C12和L5去掉,负载端并一个稳压二极管或者从15V电源上取电压给431比较器。

感谢您的指点!

不过,我的电源需求是15V输出为连续3W,峰值9W;5V输出功率较小,连续1W,峰值2W。5V要求稳定度高,15V要求不高,但也不能变化太大。

电源设计软件PIExpert要求我把431接在5V输出端。加电感是因为电源开关频率与我的通讯频带相交,可能会影响我的通讯,所以尽量将纹波滤除。输出电容软件建议值分别为330uF(15V)和220uF(5V),我都加大到了1000uF,以利于峰值输出时电压波动更小些。

我今天试验了一下,5V在工作时没有问题,问题还是在15V上:轻载时,电压为20.5V左右,但进入通讯(15V出现峰值需求)时,电压在13~18V之间波动,导致通讯停止后又回到20.5V。

这种情况下,15V用稳压管可以吗?电路应该如何改进?

谢谢!

 

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