在考虑电容初始电压之后,用于PWM滤波的二阶RC低通滤波电路在频域的等效电路如下, 二阶RC低通滤波电路 线性电路中,若含有多个独立电源,它们共同作用在某一支路中产生的电压或电流,必定等于各独立电源单独作用产生的电压或电流的代数和,这一定理称为叠加定理。 1)对于电压源而言,电压/电动势为0,就相当于短路。 2)对于电流源而言,电流为0,就相当于开路。 第一部分 PWM输入电源非0,而UC2(0)、UC1(0)为0,等效电路为: 第一部分电压 syms R2 R1 C2 C1 s VHZC1=1/(C1*s);%电容C1的阻抗ZC2=1/(C2*s);%电容C2的阻抗Z1=R1+ZC1;%Z1为R1与C1串联Z2=ZC2*Z1/(ZC2+Z1);%Z2为C2与Z1并联Vo=VH/s*Z2/(Z2+R2)*ZC1/Z1;%C1两端的电压为Z2与R2分压之后,再由C1与R1分压simplify(Vo)%化简符号表达式 利用octave的符号运算,得到电容C1两端的电压为: 第二部分 UC2(0)非0,PWM输入电源为0,UC1(0)为0,等效电路为: 第二部分电压 syms R2 R1 C2 C1 s VH UC20ZC1=1/(C1*s);%电容C1的阻抗ZC2=1/(C2*s);%电容C2的阻抗Z1=R1+ZC1;%Z1为R1与C1串联Z2=R2*Z1/(R2+Z1);%Z2为R2与Z1并联Vo=UC20/s*Z2/(Z2+ZC2)*ZC1/Z1;%C1两端的电压为Z2与C2分压之后,再由C1与R1分压simplify(Vo)%化简符号表达式 利用octave的符号运算,得到电容C1两端的电压为: 第三部分 UC1(0)非0,PWM输入电源为0,UC2(0)为0,等效电路为: 第三部分电压 syms R2 R1 C2 C1 s VH UC10ZC1=1/(C1*s);%电容C1的阻抗ZC2=1/(C2*s);%电容C2的阻抗Z1=R2*ZC2/(R2+ZC2);%Z1为R2与C2并联Z2=Z1+R1;%Z2为Z1,R1串联Vo=UC10/s/(Z2+ZC1)*Z2;%Vo为UC10 Z2与C1在Z2上的分压simplify(Vo)%化简符号表达式 利用octave的符号运算,得到电容C1两端的电压为: 电容C1两端的电压为这三部分电压相加,即: 其中, 假设分别为方程 的两个根,则 对上式做拉普拉斯逆变换,得到: 用泰勒公式展开,并保存至t的二次项,得到: 如果PWM的频率为800Hz,占空比为50%,高电平电压为5.0V, R1=R2=10kΩ,C1=C2=1uF; 持续输出一段时间,C1、C2处于稳压,在PWM从低电平跳变到高电平的瞬间: 上式中 当t=0.625ms时,得到最大的纹波,为: 这与仿真测得的结果一致。 电路仿真,用示波器测得纹波为162uV |
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