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文檔簡介
1開關電源EMI濾波器原理與設計研究摘要:在開關電源中,EMI濾波器對共模和差模傳導噪聲的抑制起著顯著的作用。在研究濾波器原理的根底上,探討了一種對共模、差模信號進行獨立分析,分別建模的方法,最后基于此提出了一種EMI濾波器的設計程序。關鍵詞:開關電源;EMI濾波器;共模;差模0
引言
高頻開關電源由于其在體積、重量、功率密度、效率等方面的諸多優(yōu)點,已經被廣泛地應用于工業(yè)、國防、家電產品等各個領域。在開關電源應用于交流電網的場合,整流電路往往導致輸入電流的斷續(xù),這除了大大降低輸入功率因數(shù)外,還增加了大量高次諧波。同時,開關電源中功率開關管的高速開關動作〔從幾十kHz到數(shù)MHz〕,形成了EMI〔electromagneticinterference〕騷擾源。從已發(fā)表的開關電源論文可知,在開關電源中主要存在的干擾形式是傳導干擾和近場輻射干擾,傳導干擾還會注入電網,干擾接入電網的其他設備。
減少傳導干擾的方法有很多,諸如合理鋪設地線,采取星型鋪地,防止環(huán)形地線,盡可能減少公共阻抗;設計合理的緩沖電路;減少電路雜散電容等。除此之外,可以利用EMI濾波器衰減電網與開關電源對彼此的噪聲干擾。
EMI騷擾通常難以精確描述,濾波器的設計通常是通過反復迭代,計算制作以求逐步逼近設計要求。本文從EMI濾波原理入手,分別通過對其共模和差模噪聲模型的分析,給出實際工作中設計濾波器的方法,并分步驟給出設計實例。熊1
孫
哲E超MI次濾波售器設結計原悟理練
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請在開營關電界源中載,主籌要的梨EM孟I騷鏡擾源翼是功樣率半退導體尋器件聲開關窗動作呢產生屑的d膏v叔/d浮t束和d房i醋/d懲t喇,因景而電惜磁發(fā)討射E遣ME丑(E掛le父ct例ro副ma遮gn谷et購ic巴E示mi延ss皺io勞n)蘆通常籠是寬望帶的乒噪聲映信號憑,其趙頻率境范圍紋從開雄關工部作頻言率到樸幾M派Hz裹。所隊以,洲傳導餓型電介磁環(huán)頃境〔浮EM馳E〕晚的測拉量,啦正如調很多眠國際悶和國島家標戴準所銜規(guī)定警,頻裹率范嶺圍在櫻0.辭15罪~3直0M組Hz掌。設榮計E洞MI身濾波嚇器,季就是且要對釣開關濁頻率眉及其離高次仍諧波逼的噪朱聲給艷予足殊夠的決衰減曉?;鶅A于上看述標殿準,兆通常糧情況掙下只撿要考端慮將門頻率昆高于復15撲0k咬Hz聾的E恭ME該衰減階至合誓理范串圍內腫即可努。沉
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擔在數(shù)芬字信樓號處狗理領茫域普電遍認挖同的柳低通臘濾波盾器概略念同陜樣適下用于肢電力西電子智裝置膨中。蹲簡言筐之,綿EM遭I濾鳴波器預設計航可以析理解中為要財滿足虎以下監(jiān)要求譽:謹
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甲1〕僚規(guī)定醬要求辰的阻勒帶頻白率和封阻帶東衰減盜;〔練滿足偽某一芳特定調頻率興f亭st黨op敘有需幸要視H荷st寄op惕的衰黑減〕筋;記
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遭
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嗽
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陡
遷EM拳I濾唇波器候通常煙置于悄開關壓電源炎與電怎網相趁連的善前端妥,是摔由串爹聯(lián)電惹抗器廁和并爽聯(lián)電像容器諷組成導的低摸通濾悅波器協(xié)。如忽圖1傳所示狹,噪注聲源叨等效情阻抗腳為籌Z劉so苗ur的ce歉、電控網等饅效阻崇抗為隆Z級si此nk落。濾侵波器抖指標奏〔踏f天st獨op蹤和目H炎st廣op換〕可櫻以由鼻一階仔、二直階或帝三階苗低通泊濾波槐器實角現(xiàn),并濾波警器傳糟遞函佛數(shù)的把計算精通常夾在高康頻下屈近似半,也溜就是堤說對吊于辜n驚階濾砌波器摘,忽鉤略所酷有ω猶k忠相關膏項〔您當暗k挺<盈n紐〕,滅只取錄含ω果n筒相關害項。餐表1沒列出驕了幾針種常培見的輪濾波指器拓賽撲及椒其傳規(guī)遞函廣數(shù)。擴特別傻要注叉意的胞是要旱考慮舟輸入謊、輸跪出阻團抗不扔匹配溉給濾給波特漸性帶郵來的能影響秧。斤圖1蛛
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索
廣幾種雹濾波丸器模撕型及僚傳遞裙函數(shù)儀蓬1.驚2
題
奇E束MI母濾波到器等刊效電厘路治
域
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蜻
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陡
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嚷
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副C捐CM駱=2艦C赴y芬〔2卷〕旋
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逼
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愚
茫C勞DM腳=撫C桶x1刮=柔C溉x2型〔4姿〕悉
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及
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株
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杰
練以典揀型的壽反激丑式開羊關電蛋源為禽例,址如圖樹4〔游a〕功所示分,其愛全橋今整流菠電路磨電流覆為斷劉續(xù)狀蹦態(tài),適電流遵電壓束波形兆如圖樸5所廈示。誘對于坦共模風噪聲非,圖墓4(批b)偵所示謝Z登so絕ur愈ce鋸可以敘看作抱一個煤電流懷源啊I嫂S胳和一姨個高剖阻抗雖Z見P宣并聯(lián)害;圖鬧4(棒c)宅中對償于差江模噪警聲,形取決仗于整耗流橋勝二極浪管通奴斷情焦況,驅Z殘so健ur基ce訓有兩由種狀求態(tài):疼當其飾中任靠意兩妄只二技極管舌導通嚴時,依Z搶so虎ur訂ce器等效仰為一合個電會壓源理V爆S濁與一踢個低拳值阻擴抗帝Z滿S灶串連目;當信二極隆管全占部截口止時裁,等蹲效為濟一個丸電流匙源童I撈S咸和一州個高吼阻抗尖Z疲P苗并聯(lián)敵。因厘而噪輝聲源鹿差模秧等效熱阻抗膚Z眨so京ur堆ce旁以2甩倍工漫頻頻輕率在稿上述詳兩種知狀態(tài)厘切換詞[2雷]。略膏〔a做〕典矩型反綱激式宮開關匪電源筋抗〔b哀〕共異模噪譽聲源饒等效蟲電路群〔c遇〕差席模噪租聲源咸等效孤電路鼓胸圖4鑄
緣
嗽典型豬反激嶺式開給關電花源及夸其噪盲聲源迫等效努電路遇剖圖5農
夢
擇電源觀輸入冤端電巷壓、犧電流冰波形借恐
捆
寄在前棄述設英計過豆程中誕,E想MI啄濾波狼器元葉件〔槽電感擔、電熄容〕講均被唯看作平是理撥想的鴿。然脹而由刊于實纖際元舊件存執(zhí)在寄鋸生參我數(shù),亞比方鍵電容鴿的寄跳生電跟感,籠電感杠間的臘寄生未電容弊,以自及P眠CB眉板布晨線存臘在的桃寄生味參數(shù)鞠,實狡際的辰高頻叛特性渾往往育與理己想元為件仿蓋真有逮較大圣的差以異。站這涉秋及到榨EM鑼C高辭頻建慢模等吳諸多按問題幻,模借型的礎參數(shù)興往往謙較難啞確定夏,所領以,機本文扔僅考咽慮E侵MI擴濾波強器的捏低頻仁抑制替特性軌,而功高頻場建模雜可參滴看文重獻[勁8]詢等。誰故恢Z狠S腰及夠Z俱P米取值拌與這蛇些寄媽生電勇容、陡電感工以及諸整流唉橋等送效電忙容等翻寄生求參數(shù)刊有關染,直象接采衣用根小據電銹路拓特撲及俊參數(shù)地建模捕的方偉案求身解源名阻抗尖難以講實現(xiàn)胖,因帥而,糾在設聚計中托往往忌采用語實際手測量攝Z五so恥ur絮ce僑。亮2.宋2
亦
禁實什際設辭計步麗驟火
駕
川EM債I濾沫波器啊設計湊往往甚要求褲在實靈現(xiàn)抑屠制噪訊聲的秀同時壁,自刺身體怒積要悉盡可菜能小桌,成倉本要首盡可陶能低話廉。煎同時殘,濾授波效追果也裝取決拿于實很際的和噪聲暈水平蜻的高騰低,厚分析禁共模企和差圍模噪衰聲的冷干擾很權重芝,為獵此,榮在設姜計前志要求凝確定珍以下親參量剛,以嫌實現(xiàn)肥設計旺的優(yōu)腸化。注捐
纏
店1〕印測量威干擾弊源等飯效阻緞抗惑Z皂so朽ur虎ce稼和電勿網等料效阻牙抗。擁實際陶過程謙中往襲往是個依靠倡理論糠和經催驗的編指導療,先滿作出令電源慶的P窄CB術板,謙這是筑因為漿共模品、差疤模的秩噪聲姿源和熊干擾掉途徑柄互不曉相同戶,電中路板翁走線彈的微評小差腐異都夢可能養(yǎng)導致卷很大刃EM寄E變斬化。度兇
掀
框2〕欲測量熄出未血加濾共波器兇前的叮干擾秒噪聲密頻譜集,并衡利用儲噪聲擇別離照器將鎖共模符噪聲威V陵ME練AS暖UR框EE階,C肝M愧和差屠模噪唇聲珍V反me粗as嫁ur己e,中CM曉別離妻,做粘出相撞應的疊干擾洽頻譜鋸。刃
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貞接著軍就可布以進運行實塵際的岡設計筐了,煤仍以軍本文田中提庭出的體濾波非器模投型為朋例,挑步驟趣如下尸。量
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第〔1往〕依歷照式矮〔9少〕計紹算濾慶波器愧所需堪要的捐共模辨、差甜模衰偵減,迎并做珠出曲其線字V悉me雕as柳ur給e,村CM慈-稻f喬和信V祝me賤as榴ur匪e,診DM鹽-華f品,其聰中枕V嬌me禁as心ur響e,領CM形和蔽V冶me料as決ur算e,最DM靠已經私測得邪,宋V滲st蹤an徹da襪rd袋,C株M淘和儀V榜st塞an兇da捧rd搖,D拿M韻可參尾照傳古導E叛MI核干擾其國標子設定脖。加定上3蠻dB煌的原筆因在語于用溜噪音原別離砌器的昏測量篇值比困實際朱值要收大3心dB葵。輕
奴
雞(帥V喉re斜q,礎CM挪)d討B(tài)=陪(摟V劫me劇as苗ur待e,坐CM料)-掩(貧V培st木an孤da困rd啞,C畫M鹽)+警3d莊B堤
肝
核(妻V繼re仍q,圓DM幅)d壞B=虛(膀V墻me許as央ur宇e,良DM職)-增(廳V白st辮an倒da館rd喝,D宰M聯(lián))+將3d跡B〔敲9〕狂跌
腳
籮〔2猜〕由換圖3帥可知辮,斜耕率分溜別為宰40暴dB白/d珠ec遺和6找0d隱B/魯de會c的敢兩條屠斜線獨與頻買率軸軌的交鋼點即沒為摟f菊R,霉CM般和萍f訪R,醉DM提。作貨V勻me康as沒ur根e,親CM店-蜘f泰和伏V立me芹as妖ur拍e,酷DM頂-恰f端的切糠線,腥切線鍛斜率領分別編為4威0d抄B/表de冊c和哄60境dB機/d以ec替,比問較可郊知,毀只要袋測量洽他們詞與頻頸率軸休的交兼點,捷即可辰得出六f鴨R,堂CM唉和督f似R,碑DM謀,圖宿6所囑示為夸其示行意圖你。疾〔a舟〕實為線為暴共模篇目標蓋衰減女;虛說線為卻斜率牧為4摔0d時B/晶de漂c切傳線叔繪〔b綁〕實陽線為秘差模艘目標勸衰減輩;虛潔線為嚷斜率桑為6稍0d吧B/帝de炮c切繩線賢盛圖6壩
龍
也捐f屬R,屢DM框與侍f焦R,鴨CM任確實沫定澤誤
級
劑〔3毅〕濾殼波器項元件番參數(shù)勉設計趟被
箭
赴——警共模協(xié)參數(shù)討的選跟取吉
倍
蒜麥C伙y礎接在蹄相線多和大尖地之孩間,屬該電糞容器棋容量哭過大賞將會絹造成預漏電掀流過次大,澡平安懲性降蠶低。醬對漏晝電流晝要求劉越小柳越好叔,安乘全標炊準通肆常為草幾百徹μA寨到幾螞mA恨。逆
銀
廈EM堅I對倘地漏亂電流債I廟y帆計算午公式笑為尸
碎
貨I幫y作=2尿π賄fC貫V伏c跪〔1淡0〕雹月式中跨:嫩f掙為電猶網頻萍率。賣難
毯
奔在本堂例中鍋,夫V情c宋是電送容充C菠y美上的懇壓降償,里f歇=5螺0H理z,巷C賠=2癢C架y鼠,端V某c堵=2漸20蹈/2耳=1笨10更V,萌那么憐
愈
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嚷
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析
痰由圖蛇2可窗知,臭共模獻電感騾L感c程的漏煤感減L奴g好也可帳抑制妖差模早噪聲
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