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。     

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。     

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.     

一种双磁芯差共模电感集成EMI滤波器

滤波电感集成是减小EMI滤波器体积的重要方法之一。在此提出了一种双磁芯差共模电感集成的EMI滤波器结构,分析了共模与差模电感的集成原理,利用磁路分析推导了集成共模与差模电感计算公式,给出了差共模集成电感的设计方法,并分析了磁芯磁阻不平衡对差共模电感的影响,给出了磁阻不平衡应满足的范围。利用二端口模型建立了差共模电感二端口等效电路,并利用A参数矩阵推导了集成EMI滤波器插入损耗。利用有限元分析提取了差共模电感的高频参数,并与实验样机测试结果进行了对比,结果表明有限元分析法获取的参数可以用于理论分析。利用频谱分析仪测试了集成EMI滤波器样机插入损耗测试曲线,测试曲线与计算和仿真曲线对比结果表明,二端口建模理论分析的正确性与二端口等效电路的准确性。     

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。     

基于积木式交错并联的平面全集成EMI滤波器

为了减少电磁干扰(EMI)滤波器的体积,提高开关电源的功率密度,提出一种基于积木式交错并联的平面全集成EMI滤波器。根据差、共模噪声的频段分布规律,采用温度稳定性较高的薄膜介质材料进行交错并联来实现共模电容的集成,采用电气性能较稳定的Ⅱ类陶瓷材料X7R来实现差模电容的集成,采用PCB绕组来实现共模电感和差模电感的集成,给出了平面全集成EMI滤波器高频差、共模等效电路及其插入损耗的计算公式。仿真和实验验证了所提出的平面全集成EMI滤波器的有效性及其高频差、共模等效电路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.     

集成EMI滤波器原理与设计

利用柔性多层带材,提出了一种Electromagnetic Interference(EMI)滤波器的集成结构。该结构单独设计了差模绕组,并将滤波器中所有无源元件都集成在同一磁心中。文章通过建立集成滤波器的分布模型,从差、共模电流分布和磁路的角度,分别阐述了差、共模电感的集成原理,并给出了计算公式和集成结构的设计要点。实验部分比较了在不同差模电感下,差模插入损耗特性和EMI测试结果。实验表明,集成滤波器比分立滤波器体积更小,高频特性改善显著。     

基于新能源逆变系统的直流侧电磁干扰噪声机理分析及其抑制技术

针对新能源逆变系统的直流侧传导电磁干扰（ＥＭＩ）噪声进行了综合分析,就其产生机理提出了直流侧传导电磁干扰噪声的共模干扰机理模型和差模干扰机理模型,在共模、差模噪声分析的理论基础上,详细分析了直流EMI滤波器的设计及其特性。采用MATLAB仿真对比分析了高频寄生参数的存在对DC_LISN受试端阻抗、隔离度、插入损耗等参数的影响。以某一风能逆变系统为实验对象,具体分析了该系统直流侧的传导干扰噪声特性,并设计了相应的直流EMI滤波器。实验结果很好地验证了采用所提方法设计的直流EMI滤波器的有效性。     

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。     

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。     

基于阻抗测量的共模扼流圈高频建模

共模扼流圈是EMI滤波器的核心元件,它的高频特征极大地影响了EMI滤波器抑制传导EMI噪声的性能,有必要建立共模扼流圈的高频模型,以便更准确地评估和预测EMI滤波器的性能.本文提出了基于150kHz～30MHz频率范围内的阻抗测量实现的共模扼流圈高频建模方法,并通过一个实例给出了它的高频集总参数模型,该模型包括了共模电感、差模电感、寄生绕组电容和等效的损耗阻抗等参数.最后通过比较共模扼流圈插入损耗的测量结果和仿真结果,证实了本文所提出的共模扼流圈高频建模方法.     

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。     

空调电源EMI滤波器谐振分析及优化

为解决滤波器的低频谐振问题，提高空调产品的电磁兼容性，分析了空调外机电源EMI滤波器谐振产生机理，提出滤波器优化方法。基于阻抗测量和曲线拟合提取了高频寄生参数，搭建了电源EMI滤波器全电路模型，并通过实验验证了模型的准确性。基于模型和谐振机理分析提出了滤波器谐振优化方法和差模插入损耗优化方法，经仿真和实验验证了优化方法的有效性。     

计及混合噪声的集成式EMI滤波器设计

噪声测量是EMI滤波器设计的基础,噪声测量中由于噪声电流的不平衡,一种形成机理类似于共模(CM)噪声却通过差模(DM)模块进行抑制的噪声被称为"混合(MM)噪声",该噪声对滤波器的设计具有重要的影响。通过分析MM噪声的产生机理,将其区别与传统的DM噪声与CM噪声;探索了DM模块在MM噪声抑制中的作用,DM模块的功能由利用阻抗不匹配原理对噪声进行抑制变为利用阻抗不匹配以及阻抗平衡分别对传统DM噪声和MM噪声进行抑制。以集成式EMI滤波器中的平面型EMI滤波器和母线型EMI滤波器为例,研究了MM噪声对该类滤波器设计的影响,并阐述了考虑MM噪声后对集成式EMI滤波器的制作、材料等方面的影响;基于传统噪声理论及MM噪声理论分别设计了一台EMI滤波器。研究表明,计及MM噪声后设计的EMI滤波器性能更优良。     

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。     

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.