xlf0602关于CLC滤波效果的仿真

lilinzhong

原帖在572楼http://bbs.hifidiy.net/forum.php ... B%B2%A8&page=29
个人觉得很是不错，供大家设计电源时参考。

其实CLC是否适合功放电源滤波，J版早就说过，关键是看LC回路的Q值（其它条件不变时，与L/C的值成正比）。Q值足够低，用在什么功放上都可以，Q值太高，哪怕是用在单端甲类上也可能出问题。
楼主发这个贴的时候我还不会用软件仿真，只能靠想象去分析。其实做个仿真，对这个问题的了解就清楚多了。
看看下面这个仿真电路。输入的交流电压是35Vrms，用J1的开、合来模拟负载的“轻”和“重”，用J2的开、合来接入或取消电感L1。

在下面的分析中，我们把由于负载轻重的变化而导致的输出电压的变化叫做“电压波动”，而负载稳定时输出直流中含有的100Hz交流成分叫“交流纹波”。
先看看一个Q值较高的例子：



这是一个非常失败的例子。开机时峰值电压高达69V！如果再考虑到市电电压的波动，出现爆电容、烧管子是很正常的。而负载加重时，最低电压又跌落到仅仅32V。虽然交流纹波较小，但电压波动非常大。显然，这个电源是不能适应乙类放大器的。注意看图①—c，即使在稳定的重负载下开机（模拟甲类放大器），仍会出现一个较高的峰值电压。

lilinzhong

这时如果取消L1：

电压波动明显降低。虽然纹波较大，但起码是比较安全的。

lilinzhong

将Q2增大到100000μF以降低LC的Q值：

此时虽然开机的峰值电压比较高，达51V多，但在负载变化时电压波动与无L时相差不大（见③—b）。这时的交流纹波非常小。

lilinzhong

把上面的L1取消：

与例②相似，只是纹波较低一些。

lilinzhong

再举一个L1取值较小的例子：

这个似乎不错，纹波小，电压波动也与单C滤波相差无几。

看起来CLC似乎有纹波小的优势，但只要想想现在的石机即使只用C滤波，做到静态时贴着喇叭听不到交流声，额定输出时低频失真在0.00×%也不是难事，所以石机用CLC滤波没多少意义。如果现在的石机不用CLC就做不到“静态时贴着喇叭听不到交流声，额定输出时低频失真在0.00×%”，那么不管电感成本有多高，体积有多大，该用还得用！

lilinzhong

以下为原帖626楼http://bbs.hifidiy.net/forum.php ... ;extra=&page=32


分析滤波器的时候拿稳压电源来说事是不着边际的，CLC要比就和C去比。
在滤波电路里加入L会使电源的负载特性变差与能增加滤波效果一样都是客观存在的事实。但这个“使负载特性变差”在一定条件下是有一定限度的。L取值大，滤波效果好而负载特性可能会比较差；L取值小，滤波效果差而负载特性可能会相对比较好。如果加入L后，“使负载特性变差”的危害小于“滤波不干净”的危害，这时CLC应用于乙类是可行的；若“使负载特性变差”的危害大于“滤波不干净”的危害，这时CLC应用于乙类是不可取的。也就是说L只能取一个“折衷”值而没有“兼顾”值可取。要取得这个“折衷”的手段是去调整LC的参数。不存在去和稳压电源比负载特性，要比也只能是与C滤波比负载特性不要差太明显。参与这个贴子的双方有些人只是简单地认为“能”或“不能”（包括我以前也是如此），这样的片面认识不能说哪一方对哪一方错。
下面二个仿真说明了CLC用于乙类放大器时，L取值的可用最大值在实际应用中是“很有限的”：

上面这个例子虽然滤波效果非常好但负载特性一塌糊涂。在这里L的加入已经不是“画蛇添足”而是“弄巧成拙”了。

lilinzhong

这个例子虽然滤波效果不如前者，但整体性能远远优于前者。未“滤干净”的交流也只有10mVp-p（重负载），而由L“增加”的“电压波动”约为2V。此时如果牺牲一点滤波效果而换取减小振铃也不是不可以。相反，此时牺牲振铃再增大L以加强滤波整体而言未必更好。

wfllsw0

分析得很彻透，感谢分享！以前我只管把它当滤波器看待，没有关注负载的变化，看来石机还是省了L这个麻烦为好。

lilinzhong

wfllsw0 发表于 2019-1-17 14:17
分析得很彻透，感谢分享！以前我只管把它当滤波器看待，没有关注负载的变化，看来石机还是省了L这个麻烦为 ...

CLC滤波对纹波抑制效果是很好的，但带载能力差，而且在实际LC选择时两者又是互相制衡的，要一条光滑但上下波动大的电压曲线还是一条粗糙上下波动小的电压曲线的确是个问题，其不同电压负载下平衡点的选取都显得太复杂。另外还有振铃等其他一些问题。
所以后级大电流供电最好不要做CLC滤波，因为只要参数稍有不当，不但起不到滤波的效果，反倒非常容易与后面的电容形成LC串联谐振，有钱有时间折腾的需要仔细考虑参数才有很好的效果，否则一旦播放信号的时候，这个串联谐振引起的纹波电压甚至可以大过电源本来的纹波，而且大的电感量在开关机的时候有很大的反电动势，搞不好会击穿耐压低的滤波电容！
比较好的大电流滤波方案是用大功率三极管或场效应管做一级简单的串联稳压，可以将前面的纹波降低100倍左右而且可以起到稳压作用！还有就是用最简单的CRC滤波，中间的电阻越大，滤波效果越好，但这种方案是要电阻功率足够大并且变压器的输出电压比较高，否则电阻的压降会比较多，比较适合甲类后级的固定电流，乙类后级用CRC滤波则在大功率输出时压降多些！会脚软！
论坛有人总结了一下各种滤波的优劣：
1、单从电源利用效率来说，CLC还是最好的，其他都无法比拟；
2、单从波纹大小上看，稳压才是最好的，其次就是电子滤波、CLC、CRC、纯电容；
3、但从成本上考虑：CRC是最低的，其次就是电子滤波、纯电容;
4、单纯从制作简易度：纯电容、CRC、CLC、电子滤波;
5、可以在恒流纯甲上使用的：以上所有滤波；
6、可以在乙类功放上使用的：纯电容、电子稳压；
7、可以在甲乙类功放上使用的：纯电容、电子稳压、CLC（电感量小，线径粗一点的）。
大家修正补充吧

XLS119

R3等效LI内阻？

chipset0418

开关电源上有，逆变器上有，共同特点是高频，电感可以很小，电容可以很小。

功放这种低频大电流环境显然不合适，电感量得很大才能有足够大的感抗，为了获得小电阻大电感量，成本是个问题，体积是个问题，重量是个问题，还有个致命的缺陷，直流偏磁饱和导致实际效果大打折扣。如果开口防止饱和，电感量则暴降。至于断开瞬间的自感高压问题，那容易解决，大电感上并一个二极管就行。

大电解也有弊端，就是寿命和漏电。而无极电容又做不大，即使不考虑成本，体积也是个问题。

再者接通瞬间对大电解充电，整流桥得接受严峻的考验。CRC大概为此而生，第一个C容量小，为了减小发热，R通常很小，一般0.1欧姆以内，第二个C很大。

除此之外就是高次谐波，电解来不及响应，应该并联些小的无极电容，容量有梯度，还有就是整流桥的每个二极管有时也并联一个很小的无极，因为交流电是变化的，PN结不停的变厚变薄也产生"噪音"，以脉冲的形式搅和在电流里。

chipset0418

11#纯理论分析，没有仿真没有模拟没有实测。

jacksl528

chipset0418 发表于 2019-1-17 18:29
开关电源上有，逆变器上有，共同特点是高频，电感可以很小，电容可以很小。

功放这种低频大电流环境显然 ...

说道点子上了

无论是CLC还是 LC滤波，必须要有一个前提， 除了电压电流的因素，最重要的是电源的波纹频率~

工频环境下，CLC滤波 的L滤波特性将大打折扣， 但是高频环境下却恰恰相反，C的滤波效果远不及L

但是无论是 工频 还是高频， 只要电感的感抗量取值合适，  两种环境都是适合 CL 或者CLC滤波方式的。

楼猪的测试 有些对，有些却不对， 如果理解不是很透彻的人看了可能会被带偏~


以上仅代表我个人看法和意见。 仁者见仁~~

jacksl528

chipset0418 发表于 2019-1-17 18:29
开关电源上有，逆变器上有，共同特点是高频，电感可以很小，电容可以很小。

功放这种低频大电流环境显然 ...

论坛卡了，怎么发了那么次！！！

jacksl528

chipset0418 发表于 2019-1-17 18:29
开关电源上有，逆变器上有，共同特点是高频，电感可以很小，电容可以很小。

功放这种低频大电流环境显然 ...

论坛卡了，怎么发了那么次！！！

jacksl528

[quote]chipset0418 发表于 2019-1-17 18:29
开关电源上有，逆变器上有，共同特点是高频，电感可以很小，电容可以很小。


论坛卡了，怎么发了那么次！！！

naturey2000

使用L很容易有振铃，声音就不能干净，明显有缭绕的谐波。

lilinzhong

XLS119 发表于 2019-1-17 17:06
R3等效LI内阻？

是的
另外高频开关电源和工频线性电源不是一码事，个人觉得没有可比性。无论原理、成本、稳定性、可靠性、适用范围都没有比较的意义。至于恒流甲类，理论上你用什么都行；对于大动态乙类，如果用开关电源至少得选用等于功放峰值功率的，那样成本太高，也有人提出小功率开关电源后并电容，为防止开机充电浪涌保护再加限流延时，我只能说Oh，my God，那是真喜欢玩！至于高频干扰姑且认为优质开关电源没有这个问题吧。

jzwwcz

chipset0418 发表于 2019-1-17 18:29
开关电源上有，逆变器上有，共同特点是高频，电感可以很小，电容可以很小。

功放这种低频大电流环境显然 ...

正在做CLC滤波电源，对开关机的高压感觉担心，请问在电感上并联一个二极管，这个二极管是反向并联的吧？二极管参数1A500V够吗？

XLS119

lilinzhong 发表于 2019-1-18 09:21
是的
另外高频开关电源和工频线性电源不是一码事，个人觉得没有可比性。无论原理、成本、稳定性、可靠性 ...

这观点认同。