开关电源EMI滤波器原理与设计研究样本.doc
《开关电源EMI滤波器原理与设计研究样本.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《开关电源EMI滤波器原理与设计研究样本.doc(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、开关电源EMI滤波器原理和设计研究摘要:在开关电源中,EMI滤波器对共模和差模传导噪声抑制起着显著作用。在研究滤波器原理基础上,探讨了一个对共模、差模信号进行独立分析,分别建模方法,最终基于此提出了一个EMI滤波器设计程序。 关键词:开关电源;EMI滤波器;共模;差模 0 引言 高频开关电源因为其在体积、重量、功率密度、效率等方面很多优点,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场所,整流电路往往造成输入电流断续,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高速开关动作(从几十kHz到数MHz),形成了EMI(electrom
2、agnetic interference)骚扰源。从已发表开关电源论文可知,在开关电源中关键存在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,干扰接入电网其它设备。 降低传导干扰方法有很多,诸如合理铺设地线,采取星型铺地,避免环形地线,尽可能降低公共阻抗;设计合理缓冲电路;降低电路杂散电容等。除此之外,能够利用EMI滤波器衰减电网和开关电源对相互噪声干扰。 EMI骚扰通常难以正确描述,滤波器设计通常是经过反复迭代,计算制作以求逐步迫近设计要求。本文从EMI滤波原理入手,分别经过对其共模和差模噪声模型分析,给出实际工作中设计滤波器方法,并分步骤给出设计实例。 1 EMI滤波器设计原理
3、在开关电源中,关键EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生dv/dt和di/dt,所以电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带噪声信号,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)测量,正如很多国际和国家标准所要求,频率范围在0.1530MHz。设计EMI滤波器,就是要对开关频率及其高次谐波噪声给足够衰减。基于上述标准,通常情况下只要考虑将频率高于150kHzEME衰减至合理范围内即可。 在数字信号处理领域普遍认同低通滤波器概念一样适适用于电力电子装置中。简言之,EMI滤波器设计能够了解为要满足以下要求: 1)要求要求阻带频率和阻带衰减
4、;(满足某一特定频率fstop有需要Hstop衰减); 2)对电网频率低衰减(满足要求通带频率和通带低衰减); 3)低成本。 1.1 常见低通滤波器模型 EMI滤波器通常置于开关电源和电网相连前端,是由串联电抗器和并联电容器组成低通滤波器。图1所表示,噪声源等效阻抗为Zsource、电网等效阻抗为Zsink。滤波器指标(fstop和Hstop)能够由一阶、二阶或三阶低通滤波器实现,滤波器传输函数计算通常在高频下近似,也就是说对于n阶滤波器,忽略全部k相关项(当kn),只取含n相关项。表1列出了多个常见滤波器拓扑及其传输函数。尤其要注意是要考虑输入、输出阻抗不匹配给滤波特征带来影响。 图1 滤波
5、器设计等效电路 表1 多个滤波器模型及传输函数 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。共模噪声存在于全部交流相线(L、N)和共模地(E)之间,其产生起源被认为是两电气回路之间绝缘泄漏电流和电磁场耦合等;差模噪声存在于交流相线(L、N)之间,产生起源是脉动电流,开关器件振铃电流和二极管反向恢复特征。这两种模式传导噪声起源不一样,传导路径也不一样,所以共模滤波器和差模滤波器应该分别设计。 显然,针对两种不一样模式传导噪声,将其分离并分别测量出实际水平是十分必需,这将有利于确定那种模式噪声占关键部分,并对应地表现在对应滤波器设计过程中,实现参数优化
6、。在文件6和7中,提供了两种用于区分共模和差模噪声噪声分离器,她们能有选择地对共模或差模噪声最少衰减50dB,所以可有效地测量出共模和差模成份。分离器原理和使用超出了本文讨论范围,具体内容可见参考文件6和7。 以一个常见滤波器拓扑图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,Cx1和Cx2只用于抑制差模噪声,理想共模扼流电感LC只用于抑制共模噪声。不过,因为实际LC绕制不对称,在两组LC之间存在有漏感Lg也可用于抑制差模噪声。Cy即可抑制共模干扰、又可抑制差模噪声,只是因为差模抑制电容Cx2远大于Cy,
7、Cy对差模抑制可忽略不计。一样,LD既可抑制共模干扰、又可抑制差模干扰,但LD远小于LC,所以对共模噪声抑制作用也相对很小。 (a)常见滤波器拓扑 (b)共模衰减等效电路 (c)差模衰减等效电路 图2 一个常见滤波器拓扑 由表1和图2能够推出,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LCM,等效共模电容记为CCM,则有 LCM=LCLD(1) CCM=2Cy(2) 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LDM,等效差模电容记为CDM(令Cx1=Cx2且认为Cy/2LD)(6) CLC型滤波器截止频率计算公式为 fR,DM=
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 开关电源 EMI 滤波器 原理 设计 研究 样本
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。