电磁干扰(EMI)滤波器原理|插入损耗|共模干扰|差模干扰

dvdtdidt · 发表于 2008-1-28 10:00:16

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在测试传导干扰时候，应用的频段为 150KHz~ 30MHz ，当电子设备干扰噪声频率小于 30MHz 时，主要干扰音频频段，电子设备的电源线对于这类波长的电磁波来说，一般还不足一个波的波长（ 30MHz 波长为 10 米），向空中辐射效率很低。噪声主要是通过导线传播，若能测得电源线上感应的噪声电压，就能衡量这一频段的电磁噪声干扰程度，这类噪声也就是传导噪声，在测试传导干扰时候，应用的频段为 150KHz~ 30MHz 。     传导噪声由差模噪声和共模噪声构成。差模噪声存在于相线 L 和中线 N 之间（也可视为存在于 L 与地线（ PE ）， N 与地线（ PE ）之间，大小相等，相位差 1800 ）；共模干扰噪声存在于 L 与 PE ， N 与 PE 之间，大小相等，相位相同。 1、插入损耗     为了更好的设计滤波器，我们应用插入损耗这个概念，其定义为在未加入和加入滤波器干扰源对负载的电压的比，然后取对数，定义如下图： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/1.gif" border="0" /> 图 1 、插入损耗定义图     当未接 EMI 滤波器时，接收机测得信号源的输出电压为 E1 ，将 EMI 滤波器接入之后，接收机测得的信号电压为 E2 ，如果信号源的输出阻抗等于接收机的输入阻抗，例如都是 50 Ω ，则 EMI 滤波器的插入损耗为： IL=20lg(E1/E2) 各种滤波器的插入损耗如下图： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/2.gif" border="0" /> 图 2 ：波器的阶数与插入损耗的关系     由上图可以看出，随着滤波器阶数的上升，其插入损耗也跟着增加，实际上，每增加一阶，插入损耗相应会增加 6 dB/ 倍频 2、共模噪声（ common mode interference ） A 、电路等效：功率噪声是电源中影响最大的一种噪声，其等效图如下： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/3.gif" border="0" /> <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/4.gif" border="0" />     其等效电路为一个有并联电容 C

和并联电阻 R

的电流源，呈高阻抗容性。在反激电源中，如图 4 ，当开关管 V1 由导通变为截止时 , 其集电极电压升高 , 向开关管与散热器的分布电容 ( 可达几千 PF)C

1 充电，形成共模电流（ Icm1+Icm2) ，在 LISN 中被检测出来。等效电路中的 CP 包括 CP1 及 CP2 ， CP2 与变压器的绕制工艺及结构有关， CP1 与开关管体积大小，及散热器的绝缘厚度有关，一般 CP 在几百至几千 P F 之间。 B 、抑制原理：下面以下图中的电源滤波器为例进行说明 <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/5.gif" border="0" /> 图 5 ：滤波器模型 共模通路由 Lcm1 、 Cy 、 Lcm2 、 Cy 及负载阻抗构成。则共模滤波器等效电路图如下图所示： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/6.gif" border="0" /> 图 6 ：共模等效电路 应用戴维南和互易定理，将噪声源放在左边，得到图 7 ： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/7.gif" border="0" /> 图 7 ：共模等效电路     可见此共模抑制是一个两级 LC 低通滤波网络，在阻带有 24dB/ 倍频的衰减斜率（注意这里由于考虑了 T 型滤波器的负载阻抗，即噪声源阻抗，所以构成的是两级 LC ）。 其插损曲线为两条 40dB/ 十倍频的曲线叠加，见图 8 ： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/8.gif" border="0" /> 图 8 ：共模插入损耗曲线 3 、差模噪声（ differential mode interference ）电路模型 A 、电路等效：图 9 显示了差模噪声的电路等效： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/9.gif" border="0" />     它由两部分组成，一部分为高阻抗噪声等效电路，另一部分是低阻抗噪声等效电路。在整流桥导通时，电容上电压低于电网电压，电网通过 LS （包括 PCB 电感， CS 的 ESL ）及 RS （包括 PCB 电阻及 CS 的 ESR ）向电容 CS 充电，差模噪声为低阻抗等效电路。而当 CS 电压高于电网瞬时电压时，输入整流桥截止，其各臂整流二极管相当于电容器，其等效电路为高阻抗噪声等效电路，开关 S 是与输入整流器流桥导通与否相对应的，其开关频率为输入交流电网频率的两倍。 B 、抑制原理：图 11 为差模滤波器等效电路图， LLK1 ， LLK2 分别为共模电感 LCM1 ， LCM2 的不平衡电感。 <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/11.gif" border="0" /> 根据上图用同样的方法可以画出其插损曲线为一 pi 型滤波器和 L 型滤波器的几何叠加和剪切频率。<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">到<span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体"><a href="http://www.emcgarden.net/">电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)学习园地</a>( <a href="http://www.emcgarden.net/">http://www.emcgarden.net</a> )<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">学习各种电磁兼容<span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">(EMC)<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">设计整改经验知识以及各种电磁干扰<span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">(EMI)<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">解决措施，到<span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体"><a href="http://www.studyemc.net/">电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)下载园地</a>( <a href="http://www.studyemc.net/">http://www.studyemc.net</a> )<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">下载各种<span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">EMC<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">标准和<span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">EMC<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">资料以及安规防雷静电放电<span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA; mso-fareast-font-family: 宋体">ESD<span style="FONT-SIZE: 9pt; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-font-kerning: 1.0pt; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">等资料。 对于输入整流桥开通的情形，其滤波等效电路如图 14 ： <img src="http://www.dianyuangu.com/jiaocheng/tupian/89/12.gif" border="0" /> 用前述同样的方法，根据上图可确定差模插入损耗曲线以及滤波器的剪切频率。

luoyue · 发表于 2008-7-26 10:37:15

怎么看不到图的？

qqredfox · 发表于 2008-10-6 00:18:34

怎么看不到图阿

sj_wgf · 发表于 2009-3-2 11:16:20

就是开不到图形。

caierli · 发表于 2009-9-25 08:26:42

是啊看不到圖的

ctx22 · 发表于 2009-12-12 19:21:30

看不到图！

忘情天书 · 发表于 2009-12-22 14:06:01

最近要搞个实验，就是这方面的。是不是一定要买个V型人工电源网络？自己照着做一个，可以吗？

ricky99 · 发表于 2009-12-30 13:54:32

受教了,原來如此

j9331 · 发表于 2010-3-29 11:34:48

有圖的話會更清楚些

aqia · 发表于 2010-4-12 14:57:37

看不都图啊。

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