开关电源中，交流互感滤波器的原理是什么?有什么作用？

昵称11935121 2018-03-16

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先给大家详细介绍滤波器，文章后文有答案哦！

滤波器的定义

凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器，相当于频率“筛子”。滤波器的基础是谐振电路，只要能构成谐振电路组合就可实现滤波器。滤波器有4种基本原型，即低通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和高通滤波器。实现滤波器就是实现相应的谐振系统。电感、电容形成的滤波器，称为集总参数滤波器；各种射频/微波传输线形成的谐振器，称为分布参数滤波器。理论上，滤波器是无耗组件。

考虑下图所示的双端口网络，设从一个端口输入具有均匀功率谱的信号，信号通过网络后，在另一端的负载上吸收的功率谱不再是均匀的，也就是说，网络具有频率选择性，这便是一个滤波器。
式中，为输出端接匹配负载时，滤波器输入功率和负载吸收功率。图中表示某个频率的衰减。随着频率的不同，其数值不同。

为了描述衰减特性与频率的相关性，通常用数学多项式来逼近滤波器特性。最平坦型用巴特沃斯（Butterworth）多项式，等波纹型用切比雪夫（Tchebeshev）多项式，陡峭型用椭圆函数（EllipTIc），等延时用高斯（Gaussian）多项式。等波纹型切比雪夫滤波器的设计比较简单，应用比较广泛。

滤波器的工作原理

滤波器的指标形象地描述了滤波器的频率响应特性。

1.3dB带宽由通带最小插入损耗点（通带传输特性的最高点）向下移3dB时所测的通带宽度。

2.插入损耗由于滤波器的介入，在系统内引入的损耗。滤波器通带内的最大损耗包括构成滤波器的所有组件的电阻性损耗（如电感、电容、导体、介质的不理想）和滤波器的回波损耗（两端电压驻波比不为1）。插入损耗限定了工作频率，也限定了使用场合的两端阻抗。

3.带内纹波插入损耗的波动范围。带内纹波越小越好，否则会增加通过滤波器的不同频率信号的功率起伏。

4.带外抑制规定滤波器在什么频率上会阻断信号，是滤波器特性的矩形度的一种描述方式。也可用带外滚降来描述，即规定滤波器通带外每频率下降的分贝数。滤波器的寄生通带损耗越大越好，也就是谐振电路的二次、三次等高次谐振峰越低越好。

5.承受功率在大功率发射机末端使用的滤波器要按大功率设计，组件体积要大，否则会击穿打火，发射功率急剧下降。

滤波器的主要分类

按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声；

高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量；

带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声；

带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。

按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

无源滤波器：仅由无源元件组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。

有源滤波器：由无源元件和有源器件组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽；缺点是：通带范围受有源器件的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。

互感滤波器的电路符号如下图所示，是电感量较小的一类电感元件。它是利用电感的“低通”特性，专用于串联在电路中阻挡高频杂散干扰的器件。它的两个具有“互感”效应的绕组对于电路中窜入的“对称性”。