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电源EMI滤波器插入损耗的研究

时间:08-08 来源:21IC 点击:

改善插入损耗的方法

当EMI滤波器的设计完成后,或在实际应用中IL部分频段不达标,或需要再改善IL的曲线,一般有下列几种方法来改善插入损耗。

1 切比雪夫修正系数法

为了克服式(3)设计中的不足,引入切比雪夫修正系数M(ω),即式(3)减去20lg[M(ω)],可获得修正后的插入损耗的改善。切比雪夫修正系数为:

M(ω)=C0+C1ω+C22ω+C33ω+C44ω+C55ω+C66ω+C77ω+C88ω (6)
式中,C0=-22474.82;C1ω=56888.04;C2ω=-61886.31;C3ω=37902.16;C4ω=-14274.88;C5ω=3380.81;C6ω=-491.16;C7ω=39.97;C8ω=-1.39。

2 频段修正法

当电气设备使用场合已确定时,该设备的EMI标准就得按使用场合所在行业的EMI标准来衡量,例如,某开关电源用在信息行业,就可以使用信息行业EMI标准来诊断,即引用GB9254(相当于EN5502)A或B级标准。该标准根据开关电源产生共模,差模干扰的特点,把频率分为三段:0.15~0.5MHz以差模干扰为主;0.5~5MHz以差、共模干扰共存;5~30MHz以共模干扰为主。如果0.15~0.5MHz频段不达标,可以加强差模仰制,方法可以是增加CX的值,必要时要增加差模线圈;如果5~30MHz频段不达标,可以加强共模仰制,方法可以是增加Cy的值,必要时要增加共模的级数(由1级增至2级)。如果上述措施均告失效时,意味着EMI滤波器设计有深层次的问题,则应重新设计。

测试结果与分析

根据图2电路,设计元件参数CX=470μF,Cy=100μF,L1=L2=80mH。当电源内阻RS和负载RL均为50Ω时,差、共模插入损耗的理论计算与测试曲线如图4所示。其中,A、B分别为共模插入损耗的理论计算曲线(ILCMI)和测试曲线(ILCMT);C,D分别为差模插入损耗的理论计算曲线(ILDMI) 和测试曲线(ILDMT)。B曲线和A曲线在频率为1MHz以前是一致的;B曲线在频率为1MHz以后就偏离了A曲线,这是因为电感器采用纳米晶体软磁性材料造成的。D曲线和C曲线在频率为0.1MHz以前是一致的;D曲线在频率为0.1MHz以后就偏离了C曲线,这是因为元件分布参数、各元件间分布参数对IL的影响和电感器采用纳米晶体软磁性材料等因素造成的。

图4 插入损耗的理论计算与测试曲线

下面来检验图2所示网络对开关电源的电流(电压)谐波的抑制效果:

未接入图2所示网络前,分别对某型号的29英寸彩电、17英寸彩显中的开关电源输入端口电流和电压的谐波进行测量;接入图2所示网络后,等条件重复测量前种情况的各参数。测量条件是:首先对被测电子设备进行严格屏蔽,防止临近设备及环境对被测电子设备的EMI;线路阻抗稳定网路(LISN)输入阻抗为50。在测量来自电气设备传导干扰时,必须在电网交流电源与待测设备之间接一个LISN。采用8793A型谐波分析仪测量电流谐波含量。具有代表性的测量结果见表1。表1中,THDi表示电流总谐波含量,THDv表示电压的总谐波含量,"N"表示图2所示网络。从表1中,我们可以知道:

(1)在开关电源传导干扰中,电流谐波干扰起主导作用,也就是要抑制的主要对象;

(2)在开关电源中,电压谐波分量一般小于基波分量的6% 。

(3)接入图2所示EMI滤波器后,彩电、彩显中的开关电源电流(电压)谐波含量减至原来的三分之一左右。

(4)彩显中的开关电源电流(电压)谐波含量少于彩电。

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