基于噪声源阻抗提取的LED驱动电源EMI滤波器设计

EMI滤波器是开关电源满足电磁兼容标准的关键手段。本文基于噪声源阻抗提取对EMI滤波器进行设计。首先推导了滤波器插入损耗与噪声源阻抗的数学关系式,并给出滤波器结构的选取准则;然后基于插入损耗法提取了噪声源阻抗的最大值与最小值,并根据提取的噪声源阻抗的幅值范围分别设计了CL型共模滤波器和π型差模滤波器;最后将CL型共模滤波器与常用的LC型共模滤波器的滤波效果进行对比,验证了基于噪声源阻抗设计滤波器的必要性,并将依据噪声源阻抗设计的共模和差模滤波器加入实验样机中进行测试。实验结果表明,基于噪声源阻抗设计的EMI滤波器针对性强,同时能够大幅减少EMI滤波器设计过程的时间成本。     

基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模

逆变器中功率器件的高速开关动作会引起严重的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题,通常使用EMI滤波器抑制电磁干扰。由于噪声源阻抗和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有较大影响,为了准确提取逆变器的噪声源阻抗和负载阻抗,文中研究基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模方法。发展基于时域波形分析的高通滤波电路设计方法,有效获取高频段电磁噪声频谱的幅值信息和相位信息。建立逆变器输入侧的端口共模干扰等效模型,并提出一种共模源阻抗的求解方法,计算过程中不对噪声源的相位进行约束。通过测试端口共模电压和共模电流,采用优化算法提取逆变器输入侧的共模源阻抗和共模负载阻抗。最后通过实验验证所建立的逆变器端口共模干扰模型。     

一种调整共模噪声源阻抗并优化EMI滤波器性能的方法

提出一种调整变换器共模噪声源阻抗的方法。通过在对称式Boost变换器的耦合电感上加入平衡绕组,并在平衡绕组的末端加入平衡阻抗实现。对比不同噪声源阻抗下变换器的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)频谱,实验结果验证了该方法的有效性。文中所涉及的端口网络均采用散射参数(S参数)来描述,变换器的寄生电容通过有限元仿真得到。基于测得的S参数和寄生电容的仿真结果,建立平衡阻抗和EMI滤波器共模插入损耗之间的关系,并对平衡阻抗的取值进行预测。论文提出的方法可扩大噪声源端的阻抗失配,同时增大EMI滤波器的共模插入损耗。本方法的优势在于即使EMI滤波器的元件布局及其参数是固定,其性能仍可以通过调整平衡阻抗进行优化。因此,有效减少了传统EMI滤波器的重复设计过程,同时也避免了EMI滤波器的过设计问题。     

基于噪声源阻抗提取的EMI滤波器高效设计方法

针对传统EMI滤波器设计方法存在单次设计不准确、多次设计调试周期长的问题，提出一种基于噪声源阻抗提取的EMI滤波器高效设计新方法。首先通过插入无源二端口网络准确、迅速地获得噪声源阻抗幅值和相位；其次依据阻抗失配原则进行EMI滤波器拓扑选择；然后综合考虑噪声源阻抗、LISN端等效负载阻抗以及EMI滤波器高频分布参数对滤波器插入损耗的影响，令滤波器的理论插入损耗等于传导EMI测试频段范围内所需的插入损耗，得到滤波器各元件准确参数，实现了EMI滤波器精确设计。最后，通过一台LED驱动电源进行实验，结果表明一次设计即可满足预期效果，验证了所提方法的准确性和高效性。     

基于反射测量的噪声源阻抗提取方法

提出了一种提取受试设备(EUT)电源端口的噪声源阻抗的方法.该方法采用反射测量法测量EUT端口与人工电源网络(AMN)端口的S参数,并通过EUT的噪声源阻抗模型推导出共模阻抗与差模阻抗.分别采用纯电阻π型网络与无源滤波器作为模拟EUT负载进行实验,结果表明所提方法在9 kHz～30 MHz频段内提取1 Ω～1 kΩ内的共模、差模噪声源阻抗数据与采用传统S参数法的测量数据相吻合,实现了对EUT噪声源阻抗的简便测量.     

一种实用的开关电源EMI滤波器的设计方法

根据CISPER EN550022标准提出了一种实用的开关电源EMI滤波器设计方法.它基于线上共模噪声和差模噪声原理,用一种特殊的分离器将电磁干扰噪声分离成共模噪声和差模噪声.传导发射是根据CISPER EN550022标准,通过线性阻抗稳定网络和接收机进行测试.通过分析噪声源的阻抗特性,确定了滤波器的结构.利用MathCAD进行仿真,根据CISPER EN550022标准实施实验,验证了该设计方法的可行性.     

基于散射参数法的EMI滤波器电磁噪声抑制效果预测

EMI滤波器是抑制传导噪声的重要手段之一,尤其是高性能的EMI滤波器的应用,对电力电子设备的干扰具有很好的抑制作用。基于传输线理论得到并联传输线的共模及差模参数,通过推导和测试得到噪声源阻抗、负载阻抗及其等效结构,求解得到基于阻抗法的插入损耗(IL)。但是,在高频条件下,EMI滤波器及传输线不仅存在自寄生参数,还存在互寄生参数,这些互寄生参数很难通过阻抗法来等效。本文在传输线等效共模与差模参数频率特性的基础上,根据传输线理论得到噪声源阻抗及负载阻抗;以共模滤波器为例,基于阻抗法预测滤波器对噪声的衰减能力,并与实际测试值进行比较。然而,由于阻抗法不能很好地预测高频条件下的噪声衰减,本文以波的"入射与反射"为核心,进一步提出一种利用S参数来预测阻抗不匹配条件下噪声衰减的方法,研究表明,散射参数法由于考虑了元件间的互寄生参数,具有更好的高频性能。     

基于电流噪声源模型的EMI滤波器设计

在阐述了三相变流器电磁干扰特点的基础上,提出了一种新的EMI滤波器的设计方法。分析了三相变流器的共模、差模干扰回路,建立了插入滤波器后三相共模、差模等效模型。考虑了阻抗失配条件下对滤波器设计的影响,根据测得传导干扰所需衰减量,确定滤波元件参数选取。该方法以电流源为噪声模型,绕过了源阻抗估算这一难点,简化了设计难度,仿真结果表明了该设计方法的有效性和实用性。     

基于开路阻抗参数的EMI电源滤波器插入损耗研究

提出了利用开路阻抗参数矩阵分析EMI电源滤波器插入损耗的方法。分析共模、差模等效电路的阻抗参数和插入损耗的关系,通过Matlab绘出不同于50Ω测试系统时的插入损耗曲线,并用试验验证了方法的有效性。     

基于插入无源二端口网络的噪声源阻抗提取方法研究

为了使电磁干扰（EMI）滤波器设计达到预期的插入损耗（IL），实现良好噪声抑制效果，需要考虑噪声源阻抗的影响。电压插入损耗法仅能获得噪声源阻抗幅值的范围，且无法求解相位。针对上述问题，在不增加实验设备的前提下，提出基于插入无源二端口网络的噪声源阻抗提取方法。该方法通过在被测设备（EUT）与线性阻抗稳定网络（LISN）之间插入3个不同的无源二端口网络，建立关于噪声源阻抗实部和虚部的二元二次方程组，再结合EMI测试频段范围内实验测量的有效频点噪声电流，以实现噪声源阻抗幅值和相位的精确计算。以一台工业照明LED驱动电源为测试对象，对该方法的有效性和适用性进行了验证。实验结果表明，相较于电压插入损耗法，所提方法能够准确地提取全频段（9kHz～30MHz）噪声源阻抗幅值的精确值，并且能够得到噪声源阻抗相位，从而可以预测EMI噪声电流，为设计性能优良的EMI滤波器提供精确理论基础。     

通过改变噪声源阻抗抑制高频共模噪声

开关电源的电磁干扰噪声源阻抗在电磁兼容性设计中是个非常重要的参数。通常差模噪声相对容易识别和抑制,但要掌握共模噪声的特征仍然是比较困难的,因而共模噪声需要引起更多的关注。本文根据一种简单的共模噪声源模型,提出了通过控制共模噪声源阻抗,抑制功率变流器的高频共模噪声。实验和电磁干扰噪声测试结果证实了这种共模噪声抑制方法的有效性。     

带整流桥输入级的开关电源差模干扰特性

带整流桥输入级的开关电源电网侧的差模噪声存在出现两种分量:整流桥导通期产生的本质差模干扰分量和整流桥关断期产生的混合模式干扰分量.本文分别对本质差模和混合干扰的耦合途径和作用机理进行了分析,建立了描述两种差模干扰耦合的集中参数等效电路模型,对三种EMI滤波器的抑制效果进行了定量计算和对比,并结合实验测试结果验证本文研究方法的正确性.     

基于EMI滤波器的逆变器传导电磁干扰的抑制

由于干扰源和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有很大影响,根据PWM逆变器的传导干扰源和负载阻抗的特点,在已有的EMI滤波器结构选取原则的基础上,提出了一种设计EMI滤波器的方法,使得EMI噪声到达LISN时,经过了最大限度的衰减,给出了共模和差模干扰的设计实例,实验结果表明,该方法简单、有效.     

差模特征频率共模干扰特性研究

电力电子装置的电磁干扰是电磁兼容性(Ectromagnetic Compatibility,简称EMC)研究的热点问题,如何准确识别干扰类型和产生机理是电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)抑制的前提和难点.现以十二相整流发电机为研究对象,分析了整流发电机系统的等效电路和传导干扰特性,指出供电网络中的不对称会导致差模干扰(Differential-Mode Interference,简称DMI)转化为共模干扰(Common-Mode Interference,简称CMI),这种非本质的CMI往往会大于本质的CMI,并通过实验测量验证了理论分析的正确性.该研究结论可为供电系统中电力电子装置的干扰滤波器设计提供指导.     

Radio-frequency common-mode noise propagation model for power-line cable

Electromagnetic-interference (EMI) radiation from a power-line communications (PLC) network has been a major concern for the widespread use of broadband PLC technology. It is also well known that the dominant radiation mode of the PLC network is common mode (CM) by nature. Therefore, for electromagnetic-compatibility planning purposes, knowledge of the CM noise propagation path of the power line in the frequency range of 1 to 30 MHz is essential to provide insight of EMI radiation emitted by the power line. Based on a two-current-probe measurement approach, the CM noise propagation model for a three-wire power-line cable can be derived and represented by an equivalent two-wire CM transmission line. The equivalent CM noise propagation model allows us to predict the CM noise current on the power line with reasonable accuracy. The model will serve as a valuable tool in the future to identify effective ways to suppress EMI radiation from the PLC network.     

传导电磁干扰三相CM/DM分离网络研究

电力电子设备产生的电磁干扰问题日益严重,为有效抑制干扰,就必须对干扰的性质进行准确鉴别.目前在实验中常用的鉴别方法是使用电流探头,而探头分离精度有限,其测量的差模(DM)电流中包含有共模(CM)成分,尤其对于三相系统,很难消除DM中的CM成分,无法进行准确地鉴别.为此,这里提出通过三相分离网络测量干扰电压来鉴别CM/D...     

计及寄生参数效应的铁氧体共模扼流圈二端口网络的建立

共模扼流圈的寄生参数在高频时对滤波器的性能有重要影响,准确建立其对应的差模和共模二端口模型对设计电磁兼容滤波器以及改善其性能具有重要意义。对差模电路,通过建立静电场模型并计算匝间部分电容可得到等效寄生电容,进而获得二端口内各支路的电容参数;测量其谐振频率,可得到差模漏电感。对共模电路,通过建立时谐磁场模型,采用类比有限元法可求解磁心等效电感和电阻;测量其谐振频率,可得到考虑环境因素后的寄生电容。测量扼流圈二端口在输入、输出匹配状态下的散射参数,间接得到滤波器差、共模电路对应的二端口网络各支路的阻抗或导纳。散射参数法的测试与"谐振频率+有限元法"建立的阻抗取得较好的一致,说明模型的准确性和测试方法的合理性。     

开关电源中有源EMI滤波器技术

随着开关电源开关频率的提高，EMI噪声污染越来越严重。这些日益严重的污染，使有源EMI滤波器技术得到了很广泛的应用，同时也对有源滤波技术提出了更高的要求。阐述了开关电源中有源EMI滤波器的基本原理并对其几种代表性的典型拓扑进行了概括分析，展望了今后一个时期内有源EMI滤波器的发展方向。指出有源EMI滤波器是开关电源及电力电子设备满足电磁兼容要求的一个重要研究方向，集成化、模块化、标准化是有源EMI滤波器发展的必然趋势。     

提高开关电源抗EFT/B干扰性能的研究

提高电力系统二次设备抗电磁干扰能力对于保证电力系统的稳定运行至关重要。作为二次设备的心脏,开关电源的抗干扰能力是关键之一。文中研究了二次设备开关电源进行电快速瞬变脉冲群骚扰（EFT／B）试验时共模和差模噪声的传播路径,在此基础上提出了2种方法以减小耦合到负载上的噪声电压。实验证明,文中提出的这些提高开关电源抗EFT／B干扰的方法具有明显的效果。     

基于补偿原理的逆变器共模噪声抑制方法研究

针对逆变器对其输出接地电容的限制,严重的共模电磁干扰难以用共模滤波器来抑制,以及共模干扰引起的地电流无法用共模滤波器抑制的问题,提出了新颖的基于噪声电流补偿原理的无源干扰抑制技术,只需要增加一个补偿绕组和一个补偿电容即可抑制主要的共模电磁干扰.不同装置结构方面的差异将导致主要共模噪声路径上的差异,为了有效地补偿主要噪声,在两种不同共模噪声传播路径上采用了这种新的补偿方法,并初步探讨了影响高频段补偿效果的因素及解决途径.仿真和实验结果证实了这种共模EMI抑制方法的有效性.