摘要
在對電源電壓進行濾波時，有幾種不同的電路可供選擇。本文便將闡釋使用LC濾波器和線性穩壓器進行濾波之間的主要區別。
引言
線性穩壓器能夠將較高的電壓轉換為較低的電壓，並將產生的電壓精準調節至一個可調整的值。藉由此種方式，將可以輕鬆地為各種各樣的應用產生電源電壓。然而，由於效率相對較低，線性穩壓器在許多應用中已被開關模式電源(SMPS)取代。圖1展示了一個用於電壓轉換的簡易線性穩壓器電路。
圖1.一個簡易線性穩壓器將較高電壓轉換為較低電壓。
近年來，線性穩壓器拓寬了應用範圍，尤其是在電源線濾波方面。圖2展示了一種採用LC濾波器的被動濾波方案，由一個電容器和一個線圈構成。這種濾波器因直流(DC)損耗低而備受青睞，而這主要歸功於線圈L的串聯電阻(DCR)。圖2展示的正是如此的LC濾波器。
圖2.一種採用LC濾波器的濾波電路，用於降低SMPS的電壓漣波。
這種濾波器的效果取決於其傳遞函數，具體表現為波特圖中雙極點的位置。自轉折頻率起，增益以每十倍頻程40 dB的速率下降，而轉折頻率由電感L和電容C的值共同確定。這種濾波器作為低通濾波器，能夠讓直流電壓順利通過，同時抑制高頻干擾，例如電源線上的電壓漣波。
與主動電路不同，此濾波器不需要主動元件，而是依靠線圈和電容器來工作。線圈所需的額定電流與電感各有不同，其成本可能會相當高昂。
圖3.用於濾波的線性穩壓器。
圖3展示了一種充當濾波器的線性穩壓器，其作用是大幅降低SMPS的電壓漣波。此濾波器的性能優劣取決於電源電壓抑制比(PSRR)，PSRR通常透過與頻率相關的圖表形式來呈現。對於線性穩壓器而言，在典型的1 MHz開關穩壓器頻率下，良好的PSRR值表示可實現高達80 dB的衰減效果。
圖中所示的LT3042是一款線性穩壓器，非常適合用於濾波級，因為即便處於高頻環境下，其依然能夠提供較高的PSRR，同時自身產生的干擾微乎其微。在需要使用濾波器來淨化電源電壓的應用中，上述特性顯得尤為關鍵。
實現濾波的方式非常多樣，而使用線性穩壓器進行濾波的一個顯著優勢在於，其能夠精準調節輸出電壓。LC濾波器缺乏獨立的電壓調節迴路，這就導致其產生的電壓會受到原始電壓源（如SMPS）特性的影響。根據流過LC濾波器（如圖2所示）的直流電流大小，線圈的DCR會在不同程度上影響輸出電壓。雖然這種情況對於負載電流恆定的應用來說或許尚可接受，但在負載電流變化的應用中，這可能引發一系列問題。
結論
對於特定的應用而言，使用模擬工具來評估不同濾波方案的優缺點將帶來極大的助益。LTspice®是一款免費且高效的模擬工具，運用這款工具將能夠為評估工作提供有效的協助。
