在构建大功率音响设备,例如2X20W及以上的功率等级时,为满足电磁干扰(EMI)指标的要求,常常需要添加LC滤波器。接下来,我们将简要地探讨一下如何选择滤波器的参数以及这些参数对频响的影响。
常用的滤波器主要分为两种类型,这里我们以类型A的LC滤波电路为例进行说明。在LC滤波器中,截止频率和Q值是两个最关键的技术指标。
截止频率的计算是依据特定的公式得出的。根据这些计算结果,我们可以得到一系列对应的数值。截止频率简单来说,就是对应衰减至0.707时的频率点。当截止频率设定在适当的范围内时,它可以有效控制高频部分的衰减程度,但需要注意的是,过高的截止频率可能会影响总谐波失真(THD)的性能。
至于Q值,它代表了损耗与输入功率之间的比率。Q值越高,意味着在滤波器的电感上损耗的能量越多。在低功率电源滤波器和信号滤波器中,这种损耗可能不会表现得特别明显。在大功率应用中,这一点是不可忽视的。高损耗不仅会导致设备,还会对电容的漏电流、耐压和容值等特性产生负面影响,因为这些参数会随温度的变化而变化。过高的耗电量也会导致不必要的电能损失。
不同Q值的滤波器有着各自的特点和应用场景:
1. 当Q值等于0.5时,滤波器呈现出Bessel滤波器的特性,其低通性能呈现单调下降且通带相对较窄。
2. 当Q值设置为1/根号2(即0.707)时,幅频特性的曲线将较为平坦,这时滤波器为Butterworth类型。
3. Q值等于1的滤波器被称为Chebyshey滤波器。
4. Q值大于0.707时,频响曲线可能会呈现出峰值,而且Q值越高,峰值也越高。在音频应用中,常用的滤波器Q值通常设定在约0.707左右。值得注意的是,过高的Q值可能导致电路的不稳定性。
为了更直观地理解不同Q值对频响的影响,下面将展示三组不同Q值的频响曲线图。可以看到,当Q值为0.707时,曲线相对平滑且衰减适中,这使其成为一种常用的选择。
LC滤波器的参数选择还需考虑负载的影响。对于不同的负载条件,需要对LC参数进行相应的调整。例如,当L=10uH和C=1.5uF时,我们可以观察到不同负载下的频响曲线变化情况。针对4欧姆负载的推荐值是10uH和1.5uF的组合,此时的Q值为0.77,能够保持较平坦的响应和适当的截止频率。
以ft3129为例,我们可以对比相同电感下不同电容以及相同电容下不同电感的实际效果图来进一步理解参数选择的重要性。对于功率要求不高的应用(如2X15W以下),可以考虑使用ft3128/3129与磁珠的组合来解决EMI问题。实际的应用效果图也证明了磁珠在低功率场景中的有效性。