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帶整流橋輸入級(jí)的開關(guān)電源差模干擾特性

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1306次  |  2020年05月18日  

1引言


隨著開關(guān)電源在現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)中日益廣泛的應(yīng)用,其功率變換單元的pWM開關(guān)器件出現(xiàn)的電磁干擾(EMI問題也逐漸引起了設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員的重視[1--3]。隨著國際和國內(nèi)電磁兼容(EMC)法規(guī)的日益完善和嚴(yán)格執(zhí)行,設(shè)計(jì)和解決開關(guān)電源產(chǎn)品的電磁干擾問題顯得尤為重要。濾波器是降低電磁干擾發(fā)


射的常規(guī)手段,但傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)過程是通過反復(fù)的“試探一糾錯(cuò)”來實(shí)現(xiàn),缺乏系統(tǒng)性的機(jī)理研究,不但耗費(fèi)資金,而且延誤產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)機(jī)[[4]


通常根據(jù)傳導(dǎo)禍合方式的不同將電磁干擾分為差模(DM)和共模(CM)兩種[}4}:DM是由快速電流變化率(dildt的開關(guān)電流用途在電路寄生電


感上形成的噪聲;CM則是由于快速電壓變化率


(dv/dt)的開關(guān)電壓用途在對(duì)地寄生電容上形成的噪聲干擾。在設(shè)計(jì)濾波器時(shí),要將DM和CM分別進(jìn)行考慮以達(dá)到濾波器參數(shù)的最優(yōu)化和濾波效果


的最大化[[5,6]多數(shù)文獻(xiàn)在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)都是針對(duì)理想情況的,沒有考慮到DM和CM的交互影響。但是已有文獻(xiàn)防”}研究表明,當(dāng)帶有整流橋輸入級(jí)的


開關(guān)電源變換器工作在非持續(xù)工作模式卜時(shí),共模電流禍合通道的不平衡性會(huì)出現(xiàn)一種新型的差模噪聲分量一混合模式干擾(MM)}其在大多數(shù)的EMI


研究中常被忽略。雖然文獻(xiàn)fgl對(duì)這種新發(fā)現(xiàn)的干擾的形成機(jī)理和抑制方法進(jìn)行了研究,由于沒有給出定量分析,所以對(duì)實(shí)際應(yīng)用的指導(dǎo)意義不大。因此,


有必要繼續(xù)研究這種差模干擾的出現(xiàn)機(jī)理和建模方法,這關(guān)于開關(guān)電源的EMI濾波器的定量設(shè)計(jì)有著重要的意義。


2差模干擾模型


圖I給出了一臺(tái)反激式開關(guān)電源變換器傳導(dǎo)EMI的測(cè)試布置圖。圖I中線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)CLISN)的卞要用途是為EMI受測(cè)設(shè)備供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的5052噪聲負(fù)載阻抗,以保證測(cè)試結(jié)果的正確性和可比較性[[4]。按照一般的理論,DM電壓為禍合在兩個(gè)5052電阻上電壓的差值,CM電壓為禍合在兩個(gè)5052電阻上電壓的平均值,分別由式(l和式(2}給出


3差模干擾抑制方法分析


3.1差模X電容


基于木文所建立的電路模型,卜而對(duì)常見的EMI濾波方式進(jìn)行分析研究。首先考慮X電容對(duì)差


3.2差模電抗器


在木文的分析中,采用雙差模電抗器對(duì)稱設(shè)置


3.3共模Y電容


通常的EMI分析認(rèn)為,共模Y電容對(duì)差模干擾的抑制用途卞要來自于其等效串聯(lián)電容效應(yīng)。但是根據(jù)木文的分析,差模干擾的卞導(dǎo)分量—棍合干


擾是共模用途機(jī)理的噪聲模式,因此可以初步判定Y電容對(duì)共模噪聲有抑制用途的同時(shí)也會(huì)大大降低電網(wǎng)側(cè)的差模噪聲發(fā)射。圖7a給出了雙Y電容的


設(shè)置方式,圖7b給出了計(jì)算干擾的等效電路模型。


則IDM和MM電壓可表達(dá)為


4結(jié)論


帶整流橋輸入級(jí)的開關(guān)電源在電網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)的差模干擾不但有木質(zhì)差模分量,而且還有不對(duì)稱的共模電流形成的混合模式分量。在實(shí)際的EMI濾波器


設(shè)計(jì)中,假如沒有注意到混合干擾在差模干擾的主導(dǎo)地位,僅考慮理想化的木質(zhì)差模,將會(huì)影響濾波器的設(shè)計(jì)。木文得出的模型和分析方法可為EMI濾


波器設(shè)計(jì)工作供應(yīng)一定參考價(jià)值,有助于減少繁瑣的“試探一糾錯(cuò)”工作。


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