EMI滤波器的PSpice辅助设计

(5)滤波器的上电特性

     在许多应用中，输入电压是以阶跃的形式加载的，比如开关的合闸、继电器的闭合等，在这类施加电压的过程中，阶跃电压往往会造成较大的浪涌电流。如不加以限制，此电流有可能损坏器件。EMI滤波器具有吸收浪涌电流的功能，通常可在滤波器前端施加一个从0 V跃变到最大输入电压的阶跃输入，并监测滤波器吸收的电流，以此来评估滤波器的上电特性。
 

    如图2所示，在电路中加入时域开关SW_tclose来模拟阶跃输入。设置开关闭合时刻Tc=1 ms，则相应的阶跃输入为u(t)=Vin·δ(t-Tc)。设置仿真时间为20 ms，最大步长为1μs，测量流过电感的电流IL及流过开关变换器的电流IRN。结果表明，IL_max=9．77 A，IRN_max=16．7 A。根据手册查得所用电感的最大饱和电流IL_sat及开关器件的最大电流IIGBT。因为IL_max<IL_sat，IRN_max<IIGBT，故滤波器的上电特性符合要求。
     若选择的元件值造成浪涌电流较大，说明滤波器的阻尼较小，可通过增大滤波器阻尼解决这一问题。具体做法可参照步骤(4)。
 
2 实验结果
     滤波器参数为L=200μH，C=280μF，R1=10 mΩ，R2=150 mΩ。测得加入滤波器前后流过Vin的电流纹波波形如图3所示。
 

    由图3可知，加入滤波器后Iin的纹波显著减小。测得未加入滤波器时Iin基波电流有效值为2．23 A，加入后的有效值为19．1 5 mA。由结果可知，设计的EMI滤波器符合衰减要求。
 
3 结论
     传统的EMI滤波器设计方法涉及大量计算，PSpice可弥补这一不足。采用PSpice辅助设计不但减轻了设计工作量，还能通过合理的优化使电路参数更精确、可靠；使用PSpice仿真还能对EMI滤波器的性能进行多方面的预测，在设计前期发现可能存在的问题并及时解决；另外，上述方法同样适用于高阶EMI滤波器的设计。