EMI滤波器设计原理(2)

2019-04-22 22:13

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Zsource。

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Zsource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VMEASUREE,CM和差模噪声Vmeasure,CM分离,做出相应的干扰频谱。

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Vmeasure,

CM

-f和Vmeasure,DM-f,其中Vmeasure,CM和Vmeasure,DM已经测得,Vstandard,CM和Vstandard,DM可

参照传导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。

(Vreq,CM)dB=(Vmeasure,CM)-(Vstandard,CM)+3dB (Vreq,DM)dB=(Vmeasure,DM)-(Vstandard,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fR,CM和fR,DM。作Vmeasure,CM-f和Vmeasure,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fR,CM和fR,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6 fR,DM与fR,CM的确定

(3)滤波器元件参数设计

——共模参数的选取 Cy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Iy计算公式为 Iy=2πfCVc(10) 式中:f为电网频率。

在本例中,Vc是电容Cy上的压降,f=50Hz,C=2Cy,Vc=220/2=110V,则 Cy=

(11)

若设定对地漏电流为0.15mA,可求得Cy≈2200pF。将Cy代入步骤(2)中求得fR,CM值,再将fR,CM代入式(6)中可得

Lc=(12)

——差模参数选取 由式(8)可知,Cx1,Cx2,以及LD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Lc的漏感Lg也可抑制差模噪声,有时为了简化滤波器,也可以省去LD。经验表明,漏感Lg量值多为Lc量值的0.5%~2%。Lg可实测获得。此时,相应地Cx1、Ccx2值要更大。


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