5 LCS 的 LC 滤波器

LCS-FL-RNG15 需要高达 140Vpp 的电压才能高效排水。但是，DRV2911 的最大电压输出限制为 35V，因此需要 4 倍的电压增益来满足电压要求。为了实现这一目标，设计并实施了一个简单的 LC 滤波器。无源 LC 滤波器可能会在谐振频率附近表现出电压增益，从而允许电感器或电容器两端的电压超过初始输入电压。这种现象是存储在电感器和电容器中的能量来回振荡造成的，使得元件两端的电压远大于输入电压。请注意，尽管电压增加，但无法实现功率增益。

谐振峰值处的电压增益量主要由电路的品质因数 (Q) 决定。Q 越高，峰值越陡峭，电压增益越大。请记住，功率输出仍然受电源输入的限制。电压增加时，电流减小。

在 LC 电路的谐振频率下，增益达到最大，可使用以下公式计算：

对于串联 RLC 电路，

理论上，品质因数可以无限高。实际上，寄生电阻和电容会限制可实现的最大 Q，从而限制最大电压增益。为了降低增益，LC 滤波器的谐振频率可以与负载的谐振频率保持一定的距离。两个谐振中越多，施加到负载的电压增益就越小。

图 5-1 ULC1001-DRV2911EVM 中 LCS-FL-RNG15 的默认 LC 滤波器

在 ULC1001-DRV2911EVM 中，LC 设置为 L= 22uH 和 C = 47nF，计算得出的截止谐振频率为 110kHz。LCS-FL-RNG15 的谐振频率通常为 66kHz。频率距离可产生 4 的增益。

图 5-2 显示了使用默认 LC 滤波器时 LCS 的测量阻抗响应。在 0.94Ω 低电阻下，测得的 LC 滤波器谐振频率为 112.7kHz。在测量 LCS 和整个 LC 滤波器的阻抗时，两种模式在 30kHz 和 66kHz 下的阻抗也会显著降低。

图 5-2 带有 LC 滤波器的 LCS 的阻抗响应