電路板廠講解電源Pi濾波器的設計

Pi濾波器是一種無源濾波器，其名稱來源于以希臘字母Pi（π）形狀排列的三個組件。 Pi 濾波器可以設計為低通或高通濾波器，具體取決于所使用的組件。

用于電源濾波的低通濾波器由輸入和輸出之間串聯的電感器和兩個電容器組成，一個電容器跨接在輸入端，另一個電容器跨接在輸出端。 Pi濾波器在電源中的主要應用是通過充當低通濾波器來平滑整流器的輸出。

高通濾波器的等效電路是在輸入和輸出之間串聯一個電容器和兩個電感器形成的，其中一個電感器橋接輸入，另一個橋接輸出。

本文僅關注低通濾波器的布置。

基本原則

組成Pi濾波器的三個元件分別起到阻止交流電流和通過直流電流的作用。 輸入電容器執行濾除交流分量的第一個也是最重要的階段。 接下來，電感器執行下一個濾波階段，以有效消除任何紋波。 最后，輸出電容器過濾通過電感器的任何交流分量。 PCB加工和PCB設計。 PCBA廠商將講解電源的Pi濾波器設計以及低通濾波器的排列。

特征

Pi濾波器將以最小的電流消耗產生高輸出電壓，并且僅在輸出端產生很小的壓降。 與其他類型的濾波器相比，該濾波器的另一個主要優點是可以很好地減少紋波。 然而，當負載施加到輸出時，任何流過濾波器的電流都會引起電壓降，因此Pi濾波器無法提供電壓調節。 該電流也會流過電感器，這意味著在高輸出電壓的應用中需要具有高額定功率的電感器。 此限制還必須與高輸入電容要求和高額定電壓相平衡。 此外，此類元件體積龐大且價格昂貴，這會影響電路板的設計。

電壓調節

Pi濾波器需要穩定的輸出電壓才能有效。 改變輸出負載或高電流漂移將導致電壓調節不良。 它們的交流供電電源應用通常緊接在橋式整流器電路之后和開關模式控制電路之前。 它們的目的是最大限度地減少電源電路轉換器級輸入端整流器電源線上的紋波。

電源隔離

用變壓器替換低通 Pi 濾波器中的電感器將提供相同的紋波濾波功能，但具有在整流器輸出和開關模式電源轉換器之間提供隔離的優點。 另一個優點是變壓器還將提供雙向共模噪聲濾波。 一方面，它減少了整流器輸出的交流輸入處出現的噪聲。 另一方面，可以防止開關電源變換電路產生的高頻噪聲通過電源傳導回電源線。 在此配置中，Pi 濾波器也稱為電源線濾波器。

阻抗匹配

與簡單的 LC 濾波器相比，Pi 濾波器的優點之一是它們為電路設計人員提供了更大的阻抗匹配靈活性。 簡單的 LC 濾波器僅具有單個元件值，其中濾波器生成給定頻率所需的阻抗。 相比之下，Pi 濾波器將具有多種元件值組合，所有這些組合都會產生給定頻率所需的阻抗。 不同的選項將具有不同的 Q 因子，允許設計人員選擇最適合他們正在設計的電路的諧振行為，并權衡效率。

設計約束

對于標準 Pi 濾波器，元件的典型尺寸和重量需要分配大量電路板面積。 還需要小心安裝，以防止任何外部振動轉化為元件的物理位移，從而導致連接到 PCB 的引線和焊點破裂。

Pi 濾波器通常用于高功率應用。 因此，濾波器元件之間的走線應盡可能短，并且連接和走線中的電流密度應盡可能低。 在涉及高電流的情況下，電感器/變壓器將需要熱管理以防止過熱效應。

當需要隔離時，電源線濾波器可以作為獨立的現成單元納入設計中，或作為電源連接電路中的外部組件處理。 此選項將導致更高的單位成本、簡化電路板設計并可能降低總體制造成本。

概括

只要任何物理尺寸和重量限制以及熱管理問題不妨礙其使用，Pi 濾波器就有助于減少電源電路中的功率紋波。 它們的電壓調節限制使其不適合用作輸出濾波器，但它們非常適合用作電源電路中的中間濾波器級。 基于變壓器的 Pi 濾波器還為安全相關應用的設計提供電源隔離，這是一個額外的好處。 PCB加工、PCB設計、PCBA加工廠家將為大家講解電源的Pi濾波器設計以及低通濾波器的排列。