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。     

基于插入损耗的噪声源阻抗修正计算方法

为了使EMI滤波器能够实现有效的插入损耗,需要考虑噪声源阻抗的频谱特性。电压插入损耗法是最简单的测试噪声源阻抗的方法。本文分析了传统的电压插入损耗法在实现过程中采用的假设条件,部分假设在数学上并不严格成立,相应的简化近似计算可能导致较大误差;甚至有些计算结果会与假设条件矛盾,进而导致计算结果无效。在不改变传统插入损耗法的测试方案的前提下,对噪声源阻抗的计算方法进行修正,推导了源阻抗幅值的精确解析表达式,进而确定源阻抗幅值的最大值和最小值。解析计算结果经过数学验证成立。在此基础上,以电动汽车用DC-DC变换器为测试对象,实现了源阻抗幅值的测试和计算,验证了该方法的有效性和适用性。通过该测试和设计实例的分析可以发现,改进的电压插入损耗法可以获得更精确的噪声源阻抗,避免滤波器的过设计,便于滤波元件的设计和选型,并为滤波器体积、重量等的优化提供帮助。     

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。     

基于双阻抗校准和麦夸尔特法的阻抗提取

为了有效降低电子设备产生的传导电磁干扰噪声,需要设计合适的电磁干扰滤波器,而噪声抑制效果与噪声源阻抗的精度有关。插入损耗法和电流探头法等传统方法虽能初步得到噪声源阻抗,但测试电路耦合电容和测试过程中存在的近似及约束条件会严重影响测试结果,亦无法得到噪声源阻抗的幅值和相位。针对上述问题,该文提出了基于双阻抗校准和麦夸尔特法的噪声源阻抗提取方法,分别利用2个电流探头和2个标准阻抗获取被测噪声源阻抗的幅值和相位,再利用麦夸尔特算法提取全频段(9 kHz~30 MHz)噪声源阻抗的频率特性,并确定其电阻、电容和电感参数。实验结果表明,采用文中方法能够较大提高噪声源阻抗的提取精度,从而为EMI滤波器的设计提供理论依据。     

燃料电池轿车DC/DC变换器控制电路的EMI滤波器设计

在电磁兼容设计时,电源线上的传导干扰主要通过EMI滤波器进行抑制。本文介绍了电源EMI滤波器的基本结构、插入损耗,着重讨论了在电磁兼容测试情况下EMI滤波器插入损耗的计算方法。结合车载零部件传导发射的电磁兼容标准计算所需的插入损耗,通过选择分立元器件构造滤波器,最后通过电磁兼容测试验证了设计方法的正确性。     

基于噪声源阻抗估测的单相并网逆变器传导电磁干扰滤波器的设计

随着半导体材料技术的不断发展,应用在逆变器系统中的电力开关管的开关频率可以达到十几、几十乃至几百kHz,从而在开关管处产生很大的di/dt和du/dt,因此与逆变系统各部分之间或者系统与地之间的寄生电感和电容耦合产生共模或差模干扰。干扰噪声主要是以传导的形式流通于系统中,对逆变系统的控制部分和周围设备的正常工作产生极大影响。基于噪声源的阻抗特性,通过可操作性较强的实验方法,测出源阻抗的数据来设计电磁干扰滤波器的各个参数,可使滤波器的设计更加有效,加快其设计进程,节省工程上EMI滤波器的整改时间。最后的仿真和实验中传导电磁干扰得到了有效抑制,验证了该方法的可行性和有效性。     

EMI滤波器阻抗失配与EMI信号的有效抑制

为了使EMI滤波器的传导EMI信号在其内部得到最大衰减,依据EMI滤波器应具有双向抑制性的基础上,分析了阻抗失配对插入损耗和反射损耗的影响,给出了理想EMI滤波器的确定原则,以及为减小阻抗失配给插入损耗带来的影响,提出了实际设计和选用EMI滤波器时应遵循的最大失配原则。试验结果表明,这一原则对减小阻抗失配给插入损耗带来的影响非常有效。     

基于双电流探头和四种状态测试的EMI噪声源阻抗提取方法

基于双电流探头,设置被测噪声源为短路导线、标准电阻、电感、标准电容四种状态,利用散射参数原理分别其传输参数和反射参数,从而提取到被测噪声源的高频阻抗。以商用开关电源为测试对象,实现了源阻抗幅值和相位的测试和计算,验证了该方法的有效性。本文设计的四种状态测试方法,基本涵盖了所有的阻抗描述情况,克服了测试过程中存在的近似和理想化的约束条件,测量的精度提高,为电磁干扰滤波器的设计提供了准确的参考依据。     

椭圆形平面无源集成EMI滤波器的特性研究

为了减小开关电源的体积,提高功率密度,提出一种椭圆形平面LC线圈结构的平面无源集成电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器。通过对矩形、椭圆形平面LC线圈进行有限元仿真,对比其综合因素确定了椭圆形平面LC线圈作为EMI滤波器的基本组成单元,并基于该结构实现了无源集成EMI滤波器。在考虑共模电感的寄生电容和共模电容的寄生电感以及它们的等效电阻情况下,建立了平面无源集成EMI滤波器的高频等效电路模型;利用二端口网络A参数矩阵推导了插入损耗的计算公式。仿真和实验表明了该结构的有效性,以及高频模型和插入损耗公式的正确性。     

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.     

一种简单的通信电源EMI滤波器的分析与设计

介绍一种简单新颖的通信电源EMI滤波器设计方法。通过测试EMI噪声源的最大和最小差模源阻抗和共模源阻抗,计算出差模和共模噪声源的大小,并以此为依据设计EMI滤波器。该方法无需考虑电源的拓扑结构和控制算法,改善了传统滤波器过于复杂和基于理想化模型的设计方法。最后通过对800W样机实验验证了所介绍的滤波器设计方法的正确性和可行性。     

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。     

基于覆铜箔层压板的无源集成EMI滤波器设计

一种基于CCL交错并联的平面无源集成EMI滤波器结构,运用此结构可将共模电感,差模电感,共模电容集成为一个元件;相比传统EMI滤波器,集成的EMI滤波器实现了电容等效串联电感的最小化。给出了相关参数的计算,仿真集成EMI滤波器和传统EMI滤波器的共模插入损耗。最后制作了实验样机并得出了实验结果,验证了所提结构的正确性与可行性。     

EMI滤波器网络最佳工作状态设计及其平面化实现

EMI滤波器是抑制传导干扰的重要手段之一,受噪声源、负载阻抗影响,其工作性能往往不佳。为了改善这些不利影响,提出了一种带有阻抗失配网络的EMI滤波器网络设计方法,其可根据噪声源及负载阻抗的大小,将阻抗失配网络分为L型与C型两类,并通过选取合适的失配网络参数使噪声源与滤波器的输入阻抗和负载阻抗与滤波器的输出阻抗均满足一定的比例关系。EMI滤波器网络利用不同阻抗比例关系产生不同的反射损耗这一特性,对滤波器的最佳工作状态进行配置,使得滤波器在原有插入损耗的基础上增加其反射损耗,达到改善滤波器工作性能的目的。为了减小滤波器体积,将滤波器网络设计方法应用于平面环形EMI滤波器中,并通过实例测试验证其有效性与可行性。     

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。     

阻抗失配条件下信号EMI滤波器的设计

在低源阻抗和高负载阻抗阻抗条件下,为增加信号EMI滤波器在中、高频段的插入损耗,参照阻抗失配时电源EMI滤波器拓扑结构选择方法,用电路设计的方法分析了滤波器元件参数及其寄生参数和源阻抗／负载阻抗对不同拓扑结构滤波器性能的影响,讨论了元件值对滤波器插入增益的影响。根据分析结果提出了适用于EMI信号滤波器拓扑结构及参数的选取原则。实验结果表明所提原则正确并达到预计的滤波效果。     

EMI无源滤波器高频特性及其改善方法的研究

为了便于设计高性能的EMI滤波器,分析了滤波器寄生参数对其高频特性的影响.依据各元器件寄生参数的特点及其相互间的耦合关系,建立了差模滤波器的高频模型.在模型的基础上采取相应的屏蔽技术和合理的布局方案,尽量减小各元器件之间的耦合程度.采用电路网络等效法,消除了器件自身的寄生参数效应,并以此来改善滤波器的高频特性.从理论分析和实验结果来看,该方法对改善滤波器寄生参数的高频效应起了很大作用.因此该方法及其结论对EMI滤波器的设计有直接的指导意义.     

基于谐波小波的并联无源滤波器组阻抗特性测试

电力系统中存在大量的无功补偿／并联滤波器组,通常由电容、电感及电阻组合而成,接在从6kV到500kV的电网中,既起无功补偿的作用又能滤除特定的高次谐波。每套滤波器组都有其特定的频率阻抗特性,通过频率阻抗特性的检测可以确定滤波器组的滤波特性是否有变化。通过测录滤波器在外部暂态过程中电流和电压的波形,借助谐波小波的滤波特性,通过适当的变换来得到被测滤波器组的频率阻抗,这样将大大简化频率阻抗特性的测试。通过对计算机仿真和现场实测波形的处理,验证了这种阻抗频率特性测试方法的可行性。     

基于永磁同步电动机驱动系统传导电磁干扰模型的干扰预测和滤波器设计

电磁干扰（EMI）广泛存在于场域耦合,危害严重,EMI滤波器能有效抑制电磁干扰。本文基于PSIM软件建立可预测的永磁同步电动机传导电磁干扰EMI滤波器仿真模型,在无插入EMI滤波器模型下进行共模（CM）、差模（DM）和EMI的干扰预测,并将Mil-Std461(28V)规定的干扰限制谱线降低10dB安全裕度作为参照谱线。通过该参照谱线与干扰预测对比得到干扰严重的频率带,据此应用PSIM EMI Design Suite进行滤波器设计和产品电磁兼容（EMC）测试,验证了该设计方法的可行性。