EMI 原理分析
开关电源EMI滤波器原理与设计

提高设备性能
EMI滤波器可以减少电磁干扰对周围 设备的影响,提高整个系统的性能和 稳定性。
EMI滤波器的分类与特点
分类
EMI滤波器根据不同的应用场景 和需求,可分为有源滤波器和无
源滤波器。
有源滤波器特点
有源滤波器通过放大电路和比较电 路实时检测干扰信号并消除,具有 较高的滤波效果,但成本较高。
无源滤波器特点
评估
通过对EMI滤波器性能的测试数据进行统计和分析,可以评 估其性能是否满足设计要求和标准。
优化建议
根据评估结果,可以提出针对性的优化建议,如改进滤波器 电路设计、选用更高性能的器件等。同时,也可以根据实际 应用场景和需求,对EMI滤波器进行定制化设计和生产。
05
EMI滤波器在开关电源中的应 用案例
01
02
03
插入损耗
滤波器对信号的衰减程度 ,通常用分贝(dB)表示 。
阻抗
滤波器对不同频率信号的 阻抗,通常用欧姆(Ω) 表示。
带宽
滤波器对信号的频率范围 ,通常用赫兹(Hz)表示 。
EMI滤波器的工作原理及作用机理
工作原理
EMI滤波器通过在电路中引入阻抗和感抗,对高频干扰信号进行抑制,从而减 小电磁干扰对电源的影响。
电设备的安全和稳定。
以上案例表明,EMI滤波器在开 关电源中具有广泛的应用,对于 提高电源性能、确保设备安全稳
定运行具有重要作用。
06
未来发展趋势与挑战
新型EMI滤波器技术的研究与发展
新型EMI滤波器技术
随着电子设备对性能和效率的要求不断提高,新型EMI滤波器技术的研究与发展成为重要趋势。这包 括研究新的滤波器结构、材料和设计方法,以提高EMI滤波器的性能和效率。
EMI电磁屏障原理 导论

2)之比,用 dB(分贝)
(dB)
工程中,实际的辐射干扰源大致分为两类:类似于对称振子天线的非闭合载流导线辐 射源和类似于变压器绕组的闭合载流导线辐射源。由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源 的最基本形式,实际的辐射源在空间某点产生的场,均可由若干个基本源的场叠加而成 (图 2)。因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析,就可得出实际辐射源的远近 场及波阻抗和远、近场的场特性,从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。
屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能 SE(Shielding Effectiveness)来衡量,屏蔽 效能的定义:没有屏蔽体时,从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强 1( 1)和加
入屏蔽体后,辐射干扰源传输到空间同一点(P)的场强 2( 表示。
屏蔽效能表达式为
图 1 屏蔽效能定义示意图
(dB) 或
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,通系电1,力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配,机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2,下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷,32调需3各控要类试在管验最路;大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷,下安要与全加过,强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中;中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整,理核或高对者中定对资值某料,些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒,卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置,接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资,,料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气,敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术,技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方;资式对料,整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资,课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试,且技合进术理行,利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。:对对在于于分调差线试动盒过保处程护,中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技,,术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板,变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生;握内同图部一纸故线资障槽料时内、,设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷,试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高,技中要术资进资料行料试检,卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。
EMI控制技术简介

1、EMI 的产生及抑制原理EMI 的产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给敏感系统造成的。
它包括经由导线或公共地线的传导、通过空间辐射或通过近场耦合三种基本形式。
EMI 的危害表现为降低传输信号质量,对电路或设备造成干扰甚至破坏,使设备不能满足电磁兼容标准所规定的技术指标要求。
为抑制EMI,数字电路的EMI 设计应按下列原则进行:* 根据相关EMC/EMI 技术规范,将指标分解到单板电路,分级控制。
* 从EMI 的三要素即干扰源、能量耦合途径和敏感系统这三个方面来控制,使电路有平坦的频响,保证电路正常、稳定工作。
* 从设备前端设计入手,关注EMC/EMI 设计,降低设计成本。
2、数字电路PCB 的EMI 控制技术在处理各种形式的EMI 时,必须具体问题具体分析。
在数字电路的PCB 设计中,可以从下列几个方面进行EMI 控制。
2.1 器件选型在进行EMI 设计时,首先要考虑选用器件的速率。
任何电路,如果把上升时间为5ns 的器件换成上升时间为2.5ns 的器件,EMI 会提高约4倍。
EMI 的辐射强度与频率的平方成正比,最高EMI 频率(fknee)也称为EMI 发射带宽,它是信号上升时间而不是信号频率的函数:fknee =0.35/Tr (其中Tr 为器件的信号上升时间)这种辐射型EMI 的频率范围为30MHz 到几个GHz,在这个频段上,波长很短,电路板上即使非常短的布线也可能成为发射天线。
当EMI 较高时,电路容易丧失正常的功能。
因此,在器件选型上,在保证电路性能要求的前提下,应尽量使用低速芯片,采用合适的驱动/接收电路。
另外,由于器件的引线管脚都具有寄生电感和寄生电容,因此在高速设计中,器件封装形式对信号的影响也是不可忽视的,因为它也是产生EMI 辐射的重要因素。
一般地,贴片器件的寄生参数小于插装器件,BGA 封装的寄生参数小于QFP 封装。
2.2 连接器的选择与信号端子定义连接器是高速信号传输的关键环节,也是易产生EMI 的薄弱环节。
emi接收机工作原理

emi接收机工作原理EMI接收机,即电磁干扰(Electromagnetic Interference)接收机,是一种用于接收和识别电磁干扰信号的设备。
在日常生活中,电子设备和无线通信系统都可能受到外部电磁干扰的影响,这些干扰信号会引起设备性能下降甚至故障。
因此,为了保证设备的正常运行,需要使用EMI接收机进行电磁干扰监测和识别。
EMI接收机的工作原理涉及到电磁波的接收、放大、频谱分析等过程。
下面将详细介绍EMI接收机的工作原理。
首先,EMI接收机的接收部分主要包括天线和前置放大器。
天线是接收来自外部的电磁波信号的装置,将电磁波信号转化为电信号。
前置放大器用于放大电信号的弱小幅度,以提高信号的质量和可检测性。
接下来,经过前置放大器放大的电信号会进入频率转换部分。
这部分主要由频率混频器和本振电路组成。
频率混频器是用于将电信号的频率转换为新的中频频率,以便后续的处理。
本振电路则提供一个稳定的频率用于混频。
经过频率转换,电信号的频率在合适的范围内进行处理。
然后,经过频率转换的信号进入带宽滤波器。
带宽滤波器用于提取所关注的频段内的电信号,排除其他频率成分的干扰信号。
通过选择合适的带宽,可以确保只有所关注频段内的信号被处理,提高接收机的性能和可靠性。
接下来,经过滤波的信号会进入信号处理部分。
这部分包括放大器、混频器、频谱分析器等。
放大器用于进一步放大信号的幅度,增强信号强度。
混频器用于进一步转换信号的频率,使其适合于后续的分析处理。
频谱分析器则是用于对信号的频谱进行精确分析,识别和定位可能存在的电磁干扰源。
最后,经过信号处理的结果可以通过显示器或数据接口输出。
显示器用于直观显示干扰信号的频谱特性和幅度变化,方便用户进行分析和判断。
数据接口则可以将结果传输到其他设备进行进一步的处理和存储。
总结来说,EMI接收机通过接收、放大、频谱分析等步骤实现了对电磁干扰信号的监测和识别。
其关键部分包括天线、前置放大器、频率转换器、带宽滤波器、信号处理器等。
emi测试原理

emi测试原理EMI测试原理。
EMI(Electromagnetic Interference)是指电磁干扰,是指电子设备之间或者电子设备与电磁环境之间相互产生的电磁干扰现象。
在现代电子设备日益普及的今天,EMI测试变得尤为重要。
本文将介绍EMI测试的原理及其相关知识。
首先,我们需要了解EMI测试的对象。
EMI测试主要针对电子设备产生的电磁辐射和对外界电磁环境的敏感度进行测试。
通过测试,可以评估设备的电磁兼容性,确保设备在电磁环境中正常工作,并且不会对周围的其他设备产生干扰。
其次,EMI测试的原理是什么?在进行EMI测试时,我们需要使用专门的测试设备,如频谱分析仪、电磁场探测器等。
通过这些设备,可以对设备产生的电磁辐射进行监测和分析。
同时,还可以模拟外界电磁环境对设备的影响,以评估设备的抗干扰能力。
在测试过程中,需要考虑的因素包括电磁波的频率、幅度、波形等参数,以及设备的工作状态、工作环境等因素。
另外,EMI测试的方法有哪些?常见的EMI测试方法包括辐射测试和传导测试。
辐射测试是指对设备产生的电磁辐射进行测试,包括辐射电磁场强度、频谱分布等参数的监测和分析。
传导测试是指对设备对外界电磁环境的敏感度进行测试,包括对外界电磁干扰的抑制能力、抗干扰性能等参数的评估。
通过这些测试方法,可以全面评估设备的电磁兼容性。
最后,我们需要了解EMI测试的意义。
EMI测试不仅是符合法律法规的要求,更是保障设备正常运行和保证用户体验的重要手段。
通过EMI测试,可以发现设备存在的电磁兼容性问题,并及时进行改进和优化,以提高设备的抗干扰能力和稳定性,保证设备在复杂的电磁环境中正常工作。
综上所述,EMI测试是现代电子设备开发中不可或缺的一环。
了解EMI测试的原理和方法,对于提高设备的电磁兼容性,保障设备的正常运行具有重要意义。
希望本文能够为您对EMI测试有更深入的了解提供帮助。
EMI滤波器电路原理及设计

EMI滤波器电路原理及设计
EMI滤波器的原理是基于信号的频率特性和线路的阻抗匹配。
在设计EMI滤波器时,首先需要分析电路中的电磁干扰源,并根据干扰频率的不
同选择合适的滤波器类型。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
在滤波器的设计中,核心是选择合适的元件参数以及电路拓扑结构。
其中电感和电容是常用的滤波元件,它们的选择需要考虑滤波器的频率响
应特性。
一般来说,电感可用于低频段的滤波,而电容则适用于高频段的
滤波。
在滤波器的设计中还需要考虑元件的阻抗匹配,以提高滤波效果。
除了滤波器,EMI滤波器还包括抑制器。
抑制器通过增加抑制网络,
进一步提高滤波器对电磁干扰的抑制效果。
抑制网络一般包括与电磁干扰
源之间的串联电感和并联电容。
它们通过改变电路的阻抗特性,减少电磁
干扰信号的传输和辐射。
在设计EMI滤波器时,还需要考虑电路的输入和输出特性以及滤波器
的功率损耗。
输入和输出特性的分析包括电压、电流和功率的测量与计算,以保证滤波器在工作范围内的性能。
而功率损耗则是指滤波器对信号的能
量损耗,需要控制在合理的范围内,以避免对整体电路性能的影响。
总之,EMI滤波器的设计原理是基于信号的频率特性和线路的阻抗匹配。
通过选择合适的滤波器类型、元件参数和抑制网络,可以实现对电磁
干扰的抑制。
设计时需要考虑电路的输入和输出特性以及滤波器的功率损耗,以保证滤波器正常工作并提供良好的滤波效果。
光伏逆变器_emi原理_概述说明以及概述

光伏逆变器emi原理概述说明以及概述1. 引言1.1 概述光伏逆变器作为太阳能发电系统中的核心设备,被广泛应用于各种规模的光伏发电项目中。
它负责将太阳能电池板所产生的直流电转换成交流电,并将其输送到实际用电设备中。
然而,在逆变过程中,会产生一种被称为电磁干扰(EMI)的现象。
这种干扰可能对其他电子设备、通信系统和无线网络造成负面影响,因此需要对光伏逆变器的EMI原理进行深入的了解。
1.2 文章结构本文将围绕光伏逆变器EMI原理展开探讨。
首先,将介绍光伏逆变器的基本概念和作用,以及EMI产生的相关背景知识。
随后,详细阐述EMI原理及其重要性,并分析其对设备和系统性能的潜在影响。
接着,将着重讨论光伏逆变器在EMI方面存在的主要问题,并提出解决这些问题的方法和技术。
最后,在结论部分对全文进行总结,并展望未来在该领域的研究方向。
1.3 目的本文旨在为读者提供一个全面和深入理解光伏逆变器EMI原理的指南。
通过对EMI产生机制、影响因素以及解决方法进行详细阐述,读者将能够更好地理解光伏逆变器在实际应用中所面临的问题,并学习到如何有效减少或抑制EMI的技术手段。
同时,本文也将强调光伏逆变器EMI问题的重要性,并展望未来在该领域的研究方向,以期为相关研究和实践提供有价值的参考和借鉴。
2. 光伏逆变器EMI原理概述2.1 光伏逆变器介绍光伏逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的设备。
它在光伏发电系统中起着至关重要的作用,将直流电转换为交流电以供给家庭和商业用途。
然而,光伏逆变器在工作过程中会产生电磁干扰,也称为EMI(Electromagnetic Interference),对其他电子设备和通信设备造成干扰。
因此,了解光伏逆变器的EMI原理对我们提高系统性能、减少干扰至关重要。
2.2 EMI概念和影响EMI指的是在一个系统中出现的电磁辐射或者通过传导方式引入到其他系统中的不希望的信号。
光伏逆变器所产生的EMI会对附近的通信设备、无线网络以及其他敏感设备造成干扰,甚至可能导致其正常运行受阻。
emi测试原理

emi测试原理EMI(Electromagnetic Interference)测试原理引言:随着电子设备的普及和应用,电磁干扰已成为一个重要的问题。
电磁干扰会对设备的正常工作产生不良影响,甚至导致设备故障。
为了保证设备的正常运行,需要进行EMI测试。
本文将介绍EMI测试的原理及其重要性。
一、EMI测试的定义EMI测试是指对电子设备在电磁环境下工作时产生的电磁干扰进行测试和评估的过程。
通过对设备进行EMI测试,可以评估设备在电磁环境中的抗干扰能力,确保设备在正常工作时不会对周围设备产生干扰。
二、EMI测试的原理1. 电磁干扰的来源电磁干扰可以来自两个方面:辐射性干扰和传导性干扰。
辐射性干扰是指电子设备在工作时,产生的电磁波通过空气传播,干扰其他设备的工作。
传导性干扰是指电子设备产生的电磁干扰通过导线或其他传导介质传播,干扰同一系统内的其他设备。
2. EMI测试的步骤EMI测试主要包括以下几个步骤:(1)设备准备:将待测试的设备放置在测试室中,并连接相应的电源和测试设备。
(2)测试环境准备:确保测试环境满足要求,包括电源线的接地、测试室的屏蔽性能等。
(3)辐射性干扰测试:通过在不同频率范围内检测设备产生的电磁辐射,评估其辐射性干扰水平。
(4)传导性干扰测试:通过在不同频率范围内检测设备产生的传导性干扰,评估其传导性干扰水平。
(5)数据分析与评估:根据测试结果,对设备的干扰水平进行分析和评估,判断设备是否符合相关标准。
三、EMI测试的重要性EMI测试对于电子设备的正常工作和市场准入具有重要意义。
1. 保证设备的正常运行:EMI测试可以发现设备产生的电磁干扰源,并采取相应的措施减少干扰,保证设备的正常工作。
2. 符合法规标准:各国针对电子设备的电磁兼容性都有一系列的法规和标准。
通过EMI测试,可以评估设备是否符合相关法规和标准,确保设备的合规性。
3. 提升产品竞争力:通过进行EMI测试,并获得相关的认证和标志,可以提升产品的市场竞争力,增加消费者对产品的信任度。
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开关电源EMI滤波器原理与设计研究魏应冬,吴燮华(浙江大学电气工程学院,浙江 杭州 310027)摘要:在开关电源中,EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。
在研究滤波器原理的基础上,探讨了一种对共模、差模信号进行独立分析,分别建模的方法,最后基于此提出了一种EMI滤波器的设计程序。
关键词:开关电源;EMI滤波器;共模;差模0 引言高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点,已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。
在开关电源应用于交流电网的场合,整流电路往往导致输入电流的断续,这除了大大降低输入功率因数外,还增加了大量高次谐波。
同时,开关电源中功率开关管的高速开关动作(从几十kHz到数MHz),形成了EMI(electromagnetic interference)骚扰源。
从已发表的开关电源论文可知,在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰,传导干扰还会注入电网,干扰接入电网的其他设备。
减少传导干扰的方法有很多,诸如合理铺设地线,采取星型铺地,避免环形地线,尽可能减少公共阻抗;设计合理的缓冲电路;减少电路杂散电容等。
除此之外,可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。
EMI骚扰通常难以精确描述,滤波器的设计通常是通过反复迭代,计算制作以求逐步逼近设计要求。
本文从EMI滤波原理入手,分别通过对其共模和差模噪声模型的分析,给出实际工作中设计滤波器的方法,并分步骤给出设计实例。
1 EMI滤波器设计原理在开关电源中,主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的d v/d t 和d i/d t,因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号,其频率范围从开关工作频率到几MHz。
所以,传导型电磁环境(EME)的测量,正如很多国际和国家标准所规定,频率范围在0.15~30MHz。
设计EMI滤波器,就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。
基于上述标准,通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。
在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。
简言之,EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求:1)规定要求的阻带频率和阻带衰减;(满足某一特定频率f stop有需要H stop的衰减);2)对电网频率低衰减(满足规定的通带频率和通带低衰减);3)低成本。
1.1 常用低通滤波器模型EMI滤波器通常置于开关电源与电网相连的前端,是由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波器。
如图1所示,噪声源等效阻抗为Z source、电网等效阻抗为Z。
滤波器指标(f stop和H stop)可以由一阶、二阶或三阶低通滤波器实现,滤波sink器传递函数的计算通常在高频下近似,也就是说对于n阶滤波器,忽略所有ωk相关项(当k<n),只取含ωn相关项。
表1列出了几种常见的滤波器拓扑及其传递函数。
特别要注意的是要考虑输入、输出阻抗不匹配给滤波特性带来的影响。
图1 滤波器设计等效电路表1 几种滤波器模型及传递函数1.2 EMI滤波器等效电路传导型EMI噪声包含共模(CM)噪声和差模(DM)噪声两种。
共模噪声存在于所有交流相线(L、N)和共模地(E)之间,其产生来源被认为是两电气回路之间绝缘泄漏电流以及电磁场耦合等;差模噪声存在于交流相线(L、N)之间,产生来源是脉动电流,开关器件的振铃电流以及二极管的反向恢复特性。
这两种模式的传导噪声来源不同,传导途径也不同,因而共模滤波器和差模滤波器应当分别设计。
显然,针对两种不同模式的传导噪声,将其分离并分别测量出实际水平是十分必要的,这将有利于确定那种模式的噪声占主要部分,并相应地体现在对应的滤波器设计过程中,实现参数优化。
在文献[6]和[7]中,提供了两种用于区分共模和差模噪声的噪声分离器,他们能有选择地对共模或差模噪声至少衰减50dB,因而可有效地测量出共模和差模成分。
分离器的原理和使用超出了本文的讨论范围,详细内容可见参考文献[6]和[7]。
以一种常用的滤波器拓扑〔图2(a)〕为例,分别对共模、差模噪声滤波器等效电路进行分析。
图2(b)及图2(c)分别代表滤波器共模衰减和差模衰减等效电路。
分析电路可知,C x1和C x2只用于抑制差模噪声,理想的共模扼流电感L C只用于抑制共模噪声。
但是,由于实际的L C绕制的不对称,在两组L C之间存在有漏感L也可用于抑制差模噪声。
C y即可抑制共模干扰、又可抑制差模噪声,只是由于g差模抑制电容C x2远大于C y,C y对差模抑制可忽略不计。
同样,L D既可抑制共模干扰、又可抑制差模干扰,但L D远小于L C,因而对共模噪声抑制作用也相对很小。
(a)常用的滤波器拓扑(b)共模衰减等效电路(c)差模衰减等效电路图2 一种常用的滤波器拓扑由表1和图2可以推出,对于共模等效电路,滤波器模型为一个二阶LC型低通滤波器,将等效共模电感记为L CM,等效共模电容记为C CM,则有L=L C+L D(1)CMC=2C y(2)CM对于差模等效电路,滤波器模型为一个三阶CLC型低通滤波器,将等效差模电感记为L DM,等效差模电容记为C DM(令C x1=C x2且认为C y/2<<C x2),则有 L=2L D+L g(3)DMC=C x1=C x2(4)DML型滤波器截止频率计算公式为Cf=(5)R,CM将式(1)及式(2)代入式(5),则有f=≈(L C>>L D)(6)R,CMCLC型滤波器截止频率计算公式为f=(7)R,DM将式(3)及式(4)代入式(7),则有f=(8)R,DM在噪声源阻抗和电网阻抗均确定,且相互匹配的情况下,EMI滤波器对共模和差模噪声的抑制作用,如图3所示。
图3 滤波器差模与共模衰减2 设计EMI滤波器的实际方法2.1 设计中的几点考虑EMI滤波器的效果不但依赖于其自身,还与噪声源阻抗及电网阻抗有关。
电网阻抗Z sink通常利用静态阻抗补偿网络(LISN)来校正,接在滤波器与电网之间,包括电感、电容和一个50Ω电阻,从而保证电网阻抗可由已知标准求出。
而EMI 源阻抗则取决于不同的变换器拓扑形式。
以典型的反激式开关电源为例,如图4(a)所示,其全桥整流电路电流为断续状态,电流电压波形如图5所示。
对于共模噪声,图4(b)所示Z source可以看作一个电流源I S和一个高阻抗Z P并联;图4(c)中对于差模噪声,取决于整流桥二极管通断情况,Z source有两种状态:当其中任意两只二极管导通时,Z source等效为一个电压源V S与一个低值阻抗Z S串连;当二极管全部截止时,等效为一个电流源I S和一个高阻抗Z P并联。
因而噪声源差模等效阻抗Z source以2倍工频频率在上述两种状态切换[2]。
(a)典型反激式开关电源(b)共模噪声源等效电路(c)差模噪声源等效电路图4 典型反激式开关电源及其噪声源等效电路图5 电源输入端电压、电流波形在前述设计过程中,EMI滤波器元件(电感、电容)均被看作是理想的。
然而由于实际元件存在寄生参数,比如电容的寄生电感,电感间的寄生电容,以及PCB板布线存在的寄生参数,实际的高频特性往往与理想元件仿真有较大的差异。
这涉及到EMC高频建模等诸多问题,模型的参数往往较难确定,所以,本文仅考虑EMI滤波器的低频抑制特性,而高频建模可参看文献[8]等。
故Z S及Z P取值与这些寄生电容、电感以及整流桥等效电容等寄生参数有关,直接采用根据电路拓扑及参数建模的方案求解源阻抗难以实现,因而,在设计中往往采用实际测量Z source。
2.2 实际设计步骤EMI滤波器设计往往要求在实现抑制噪声的同时,自身体积要尽可能小,成本要尽可能低廉。
同时,滤波效果也取决于实际的噪声水平的高低,分析共模和差模噪声的干扰权重,为此,在设计前要求确定以下参量,以实现设计的优化。
1)测量干扰源等效阻抗Z source和电网等效阻抗。
实际过程中往往是依靠理论和经验的指导,先作出电源的PCB板,这是因为共模、差模的噪声源和干扰途径互不相同,电路板走线的微小差异都可能导致很大EME变化。
2)测量出未加滤波器前的干扰噪声频谱,并利用噪声分离器将共模噪声V和差模噪声V measure,CM分离,做出相应的干扰频谱。
MEASUREE,CM接着就可以进行实际的设计了,仍以本文中提出的滤波器模型为例,步骤如下。
(1)依照式(9)计算滤波器所需要的共模、差模衰减,并做出曲线V measure,-f和V measure,DM-f,其中V measure,CM和V measure,DM已经测得,V standard,CM和V standard,DM可参照CM传导EMI干扰国标设定。
加上3dB的原因在于用噪音分离器的测量值比实际值要大3dB。
(V req,CM)dB=(V measure,CM)-(V standard,CM)+3dB(V req,DM)dB=(V measure,DM)-(V standard,DM)+3dB(9)(2)由图3可知,斜率分别为40dB/dec和60dB/dec的两条斜线与频率轴的交点即为f R,CM和f R,DM。
作V measure,CM-f和V measure,DM-f的切线,切线斜率分别为40dB/dec 和60dB/dec,比较可知,只要测量他们与频率轴的交点,即可得出f R,CM和f R,DM,图6所示为其示意图。
(a)实线为共模目标衰减;虚线为斜率为40dB/dec切线(b)实线为差模目标衰减;虚线为斜率为60dB/dec切线图6f R,DM与f R,CM的确定(3)滤波器元件参数设计——共模参数的选取C y接在相线和大地之间,该电容器容量过大将会造成漏电流过大,安全性降低。
对漏电流要求越小越好,安全标准通常为几百μA 到几mA。
EMI对地漏电流I y计算公式为I=2πfCV c(10)y式中:f为电网频率。
在本例中,V c是电容C y上的压降,f=50Hz,C=2C y,V c=220/2=110V,则 C=(11)y若设定对地漏电流为0.15mA,可求得C y≈2200pF。
将C y代入步骤(2)中求得f R,CM 值,再将f R,CM代入式(6)中可得L=(12)c——差模参数选取 由式(8)可知,C x1,C x2,以及L D的选取没有唯一解,允许设计者有一定的自由度。
由图2可知,共模电感L c的漏感L g也可抑制差模噪声,有时为了简化滤波器,也可以省去L D。
经验表明,漏感L g量值多为L c量值的0.5%~2%。
L g可实测获得。
此时,相应地C x1、C cx2值要更大。